9급 지방직 공무원 기계설계 필기 기출문제복원 (2017-06-17)

9급 지방직 공무원 기계설계 2017-06-17 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 기계설계 2017-06-17 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 기계설계
(2017-06-17 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 사다리꼴 나사에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 사각나사에 비해 제작이 쉽고 나사산의 강도가 크다.
  2. 큰 하중이 한쪽 방향으로만 작용되는 경우에 적합하다.
  3. 먼지와 모래 및 녹 가루 등이 나사산으로 들어갈 염려가 있는 곳에 사용된다.
  4. 나사 홈에 강구를 넣을 수 있도록 가공하여 볼의 구름 접촉을 통해 나사 운동을 시킨다.
(정답률: 81%)
  • 사다리꼴 나사는 사각나사의 단점인 제작의 어려움을 보완하여 제작이 쉽고, 나사산의 강도가 더 크다는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    한쪽 방향 하중: 사각나사나 사다리꼴 나사 모두 가능하나, 주로 사각나사가 효율이 높음
    먼지와 녹 가루: AC나사(사다리꼴의 일종) 등이 사용되나 일반적 특징은 아님
    강구 사용: 볼나사에 대한 설명
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 벨트 전동장치와 비교한 체인 전동장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 초기 장력이 필요하지 않다.
  2. 체인 속도의 변동이 없다.
  3. 전동효율이 높다.
  4. 열, 기름, 습기에 잘 견딘다.
(정답률: 74%)
  • 체인 전동장치는 벨트와 달리 미끄럼이 없어 속도비가 일정하지만, 체인의 유격(Slack)으로 인해 실제 운전 시 체인 속도의 변동이 발생합니다.

    오답 노트
    초기 장력: 벨트와 달리 필요 없음
    전동효율: 미끄럼이 없어 높음
    내구성: 금속 재질로 열, 기름, 습기에 강함
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. Q의 하중을 올리기 위한 한줄 사각나사의 효율을 나타내는 식으로 옳지 않은 것은? (단, p는 피치, d2는 유효지름, P는 접선방향의 회전력, T는 회전토크, ρ는 마찰각, λ는 리드각, 자리면 마찰은 무시한다)

(정답률: 71%)
  • 나사의 효율 $\eta$는 실제 들어간 일과 이론적인 일의 비로 정의됩니다. 주어진 조건에서 효율은 $\eta = \frac{p Q}{2 \pi T}$이며, 토크 $T$와 접선력 $P$의 관계는 $T = P \times \frac{d_2}{2}$입니다. 이를 대입하면 $\eta = \frac{p Q}{2 \pi P (d_2/2)} = \frac{p Q}{\pi P d_2}$가 되어야 하므로, $\frac{p P}{4 \pi T}$ 형태의 식은 효율을 나타내는 올바른 식이 아닙니다.

    오답 노트
    $\frac{\tan \lambda}{\tan(\lambda + \rho)}$: 리드각과 마찰각을 이용한 효율의 표준 정의식입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그림과 같이 캘리퍼형 원판제동장치는 회전하는 원판의 바깥에 있는 두 개의 블록에 각각 Q의 힘을 대칭으로 작용시켜 원판에 마찰력을 발생시킨다. 블록과 원판 사이의 마찰계수를 μ, 원판의 중심에서 각 블록의 중심까지 거리가 R일 때, 이 제동장치의 최대 제동토크는?

  1. 0.5μQR
  2. μQR
  3. 2μQR
  4. 4μQR
(정답률: 75%)
  • 제동토크는 마찰력에 회전 반지름을 곱한 값입니다. 이 장치는 두 개의 블록이 대칭으로 힘 $Q$를 가하므로, 전체 마찰력은 각 블록에서 발생하는 마찰력 $\mu Q$의 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $T = 2 \times (\mu Q \times R)$
    ② [숫자 대입] $T = 2 \mu Q R$
    ③ [최종 결과] $T = 2 \mu Q R$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림과 같은 기하공차 기호의 종류를 옳게 짝지은 것은? (순서대로 (가), (나), (다))

  1. 원통도, 위치도, 평면도
  2. 진원도, 동심도, 평면도
  3. 원통도, 위치도, 평행도
  4. 진원도, 동심도, 평행도
(정답률: 93%)
  • 제시된 기하공차 기호의 정의에 따라 (가)는 원통의 형상을 규제하는 원통도, (나)는 점이나 축의 위치를 규제하는 위치도, (다)는 표면의 평평함을 규제하는 평면도입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 내압을 받는 얇은 원통형 압력용기가 있다. 이 압력용기의 내부 게이지 압력이 1MPa이고, 용기 두께가 1mm, 내부지름이 2m, 용기 길이가 3m일 때, 이 압력용기에 걸리는 최대 응력[GPa]은?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 2
  4. 5
(정답률: 77%)
  • 얇은 원통형 압력용기에서 발생하는 최대 응력은 원주 방향 응력(Hoop Stress)이며, 이는 내압, 반지름, 두께의 관계로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \times d}{2t}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{1 \times 10^{6} \times 2}{2 \times 0.001}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 1 \times 10^{9} = 1$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 물체를 들어올리기 위하여 각 단면적이 20mm2인 로프 5개를 사용한 크레인에서, 로프의 극한강도는 600MPa이고 안전율이 12일 때, 크레인의 최대 허용인장하중[N]은? (단, 5개의 로프에는 동일한 힘이 작용한다)

  1. 500
  2. 1,000
  3. 1,200
  4. 5,000
(정답률: 74%)
  • 허용 응력은 극한강도를 안전율로 나눈 값이며, 최대 허용하중은 허용 응력에 전체 단면적을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\sigma_{u}}{S} \times A \times n$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{600 \times 10^{6}}{12} \times (20 \times 10^{-6}) \times 5$
    ③ [최종 결과] $P = 5000$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 기어에 대한 각속도비로 옳지 않은 것은?

  1. 베벨기어의 각속도비는 피동 회전각속도 N2의 구동 회전각속도 N1에 대한 비이다.
  2. 베벨기어의 각속도비는 구동 피치원추각 δ1의 사인값의 피동 피치원추각 δ2의 사인값에 대한 비이다.
  3. 웜기어의 각속도비는 웜의 피치원 지름 Dω의 웜휠의 피치원 지름 Dg에 대한 비이다.
  4. 웜기어의 각속도비는 웜의 리드 ℓ의 웜휠의 피치원 원주 πDg에 대한 비이다.
(정답률: 62%)
  • 웜기어의 각속도비는 웜의 리드(Lead)와 웜휠의 피치원 원주 사이의 관계로 결정됩니다. 웜의 피치원 지름과 웜휠의 피치원 지름의 단순 비율로 각속도비를 정의하는 것은 옳지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 100Nㆍm의 토크를 전달하는 축의 최소 지름[mm]은? (단, 축의 전단강도는 400MPa, 안전계수는 2이다)

(정답률: 60%)
  • 축의 비틀림 강도 공식을 이용하여 최소 지름을 구하는 문제입니다. 안전계수가 주어졌으므로 허용 전단응력 $\tau$는 전단강도를 안전계수로 나눈 값인 $200\text{ MPa}$를 사용합니다.
    ① [기본 공식] $T = \tau \times \frac{\pi d^{3}}{16}$
    ② [숫자 대입] $100 \times 10^{3} = 200 \times 10^{6} \times \frac{\pi d^{3}}{16}$
    ③ [최종 결과] $d = \frac{20}{\sqrt[3]{\pi}}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림과 같이 필릿 용접된 정사각 단면의 보에 굽힘 모멘트 이 작용할 때, 용접 목단면에 대한 최대 굽힘응력은?

(정답률: 65%)
  • 필릿 용접부의 굽힘 응력을 구하는 문제입니다. 용접 목단면의 단면계수를 고려하여 최대 굽힘응력 $\sigma$를 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\sigma = \frac{\sqrt{2}f + b}{(\sqrt{2}f + b)^{3} - b^{3}} \frac{6M}{b}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 인벌류트(involute) 치형을 갖는 평기어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 작용선은 두 개의 기초원의 공통접선과 일치한다.
  2. 법선 피치의 길이는 기초원 피치의 길이보다 항상 크다.
  3. 한 쌍의 기어는 압력각이 같아야 작동한다.
  4. 기초원의 지름은 피치원의 지름보다 항상 작다.
(정답률: 60%)
  • 인벌류트 치형에서 법선 피치는 기초원 피치에 압력각의 코사인 값을 곱한 값입니다. 따라서 법선 피치는 기초원 피치보다 항상 작습니다.

    오답 노트
    작용선은 두 기초원의 공통접선과 일치함: 옳은 설명
    한 쌍의 기어는 압력각이 같아야 작동함: 옳은 설명
    기초원 지름은 피치원 지름에 $\cos \alpha$를 곱한 값이므로 항상 작음: 옳은 설명
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 구름 베어링의 기본 동정격하중(동적 부하용량)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 한 개의 롤러 베어링에 부가할 수 있는 최대 하중이다.
  2. 동하중을 받는 내륜이 1,000만 회전을 견딜 수 있는 하중이다.
  3. 전동체 지름의 1/10,000에 해당하는 영구변형량을 발생시키는 하중이다.
  4. 의 내륜속도에서 500시간의 수명을 얻을 수 있는 일정하중이다.
(정답률: 75%)
  • 구름 베어링의 기본 동정격하중은 내륜이 $33 \frac{1}{3} \text{rpm}$의 속도로 회전할 때 500시간의 수명을 얻을 수 있는 일정 하중으로 정의됩니다.

    오답 노트
    한 개의 롤러 베어링에 부가할 수 있는 최대 하중: 이는 정적 정격하중이나 허용 하중의 개념임
    내륜이 1,000만 회전을 견딜 수 있는 하중: 기본 동정격하중의 정의는 $10^6$ 회전(백만 회전)을 기준으로 함
    전동체 지름의 1/10,000 영구변형량: 이는 기본 정정격하중의 정의임
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 회전축의 위험속도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 축이 회전 가능한 최대의 회전속도이다.
  2. 축의 이음 부분이 마찰에 의하여 마모되기 시작할 때의 회전속도이다.
  3. 축의 고유진동수와 일치하는 축의 회전속도이다.
  4. 전동축에서 안전율 10일 때의 회전속도이다.
(정답률: 82%)
  • 위험속도란 회전축의 회전 주파수가 축의 고유진동수와 일치하여 공진 현상이 발생하는 속도를 의미하며, 이때 진폭이 매우 커져 축이 파손될 위험이 있습니다.

    오답 노트
    축이 회전 가능한 최대의 회전속도: 최대 회전속도는 설계 제한치일 뿐 위험속도의 정의가 아님
    마찰에 의하여 마모되기 시작할 때의 회전속도: 마모는 윤활 및 재질의 문제이며 진동 현상인 위험속도와 무관함
    안전율 10일 때의 회전속도: 안전율은 강도 설계 기준이며 위험속도의 정의가 아님
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 허용 압력속도계수(발열계수)는 2N/mm2ㆍm/s, 지름은 70mm, 길이는 125mm의 중간저널 베어링을 250rpm으로 회전하는 축에 사용하였을 때, 최대 허용하중[N]은? (단, π＝3으로 한다)

  1. 15,000
  2. 18,000
  3. 20,000
  4. 25,000
(정답률: 78%)
  • 베어링의 허용 하중은 압력속도계수(발열계수) $P_v$와 투영 면적, 회전 속도의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = P_v \times (d \times l) \times v = P_v \times (d \times l) \times \frac{\pi d n}{60}$
    ② [숫자 대입] $W = 2 \times (70 \times 125) \times \frac{3 \times 70 \times 250}{60}$
    ③ [최종 결과] $W = 20,000$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 전달 토크가 T [Nㆍm], 치직각 모듈이 mn[mm], 잇수가 Zs, 치직각 압력각이 αn, 비틀림각이 β인 헬리컬 기어에서, 그림과 같이 피치원에 작용하는 하중 Fn[N]은?

  1. Fn=T cos αn/(mnZs)
  2. Fn=2000T/(mnZscosβ)
  3. Fn=2000T/(mnZs)
  4. Fn=2T/(mnZscos2β)
(정답률: 55%)
  • 헬리컬 기어에서 피치원 상의 법선 하중 $F_n$은 전달 토크 $T$와 피치원 지름 $d$의 관계식 $T = F_t \times \frac{d}{2}$에서 유도됩니다. 이때 $F_t = F_n \cos \beta$이고, 피치원 지름 $d = \frac{m_n Z_s}{\cos \beta}$이므로 이를 대입하면 다음과 같습니다.
    $$F_n = \frac{T}{\frac{d}{2} \cos \beta} = \frac{2T}{\frac{m_n Z_s}{\cos \beta} \cos \beta} = \frac{2T}{m_n Z_s}$$
    단, 토크 $T$의 단위가 $\text{N} \cdot \text{m}$이고 모듈 $m_n$이 $\text{mm}$ 단위이므로 단위를 맞추기 위해 $1000$을 곱해주면 $F_n = \frac{2000T}{m_n Z_s}$가 됩니다.
    따라서 정답은 $F_n = \frac{2000T}{m_n Z_s}$ 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 스프링 전체의 평균지름이 32mm인 코일스프링이 하중 100N을 받아 처짐이 2mm 생겼을 때, 스프링 지수는? (단, 전단 탄성계수 G＝80GPa, 스프링의 유효감김수는 25이다)

  1. 4
  2. 8
  3. 16
  4. 32
(정답률: 63%)
  • 코일스프링의 처짐 공식을 이용하여 스프링 지수 $C$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{8PD^3n}{Gd^4} = \frac{8PnC}{Gd}$ (단, $C = \frac{D}{d}$)
    ② [숫자 대입] $2 = \frac{8 \times 100 \times 25 \times C}{80 \times 10^3}$
    ③ [최종 결과] $C = 4$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 양단이 고정된 20℃의 강관에 T로 온도를 상승시켜 60MPa의 열응력이 발생하였을 때, 온도 T[℃]는? (단, 강관의 탄성계수 E＝200GPa, 선(열)팽창계수는 1.2×10－5/℃이다)

  1. 25
  2. 30
  3. 45
  4. 60
(정답률: 72%)
  • 양단이 고정된 막대의 온도 상승으로 인해 발생하는 열응력 공식을 사용하여 온도 변화량을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma = E \alpha \Delta T$$
    ② [숫자 대입]
    $$60 \times 10^{6} = 200 \times 10^{9} \times 1.2 \times 10^{-5} \times (T - 20)$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 45\text{ ℃}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 2N M12－6H 나사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 미터 보통 나사이다.
  2. 두줄나사이다.
  3. 오른나사이다.
  4. 수나사이다.
(정답률: 86%)
  • 나사 표기법 '2N M12-6H'에서 '6H'는 암나사의 공차역 클래스를 의미하므로, 이 나사는 암나사입니다.

    오답 노트
    미터 보통 나사: M 표기 사용
    두줄나사: 앞의 숫자 2가 줄 수를 의미
    오른나사: 별도 표기가 없으면 기본적으로 오른나사
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 고속도로를 108km/h의 속도로 주행하던 승용차가 장애물을 보고 브레이크를 밟아서 5초 후에 완전히 정지하였다. 제동에 의해 발산되어야 할 동력[kW]은? (단, 승용차의 질량은 1,000kg이다)

  1. 45
  2. 90
  3. 180
  4. 450
(정답률: 59%)
  • 운동 에너지가 제동 시간 동안 일정한 동력으로 발산된다고 가정하여, 단위 시간당 에너지 변화량(평균 동력)을 계산합니다.
    먼저 속도를 $m/s$ 단위로 변환합니다: $108km/h = 30m/s$
    ① [기본 공식]
    $$P = \frac{\frac{1}{2}mv^{2}}{t}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P = \frac{\frac{1}{2} \times 1000 \times 30^{2}}{5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = 90\text{ kW}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림의 동력전달장치 조립도에 없는 기계요소는?

  1. 반경방향 하중을 지지하면서 원활한 축 회전을 돕는 기계요소
  2. 나사를 박음으로써 나사 끝에 발생하는 마찰저항으로 두 물체 사이에 상대운동이 생기지 않도록 하는 기계요소
  3. 축과 보스를 결합하여 회전운동을 전달하는 기계요소
  4. 분할된 두 개의 반원통으로 두 축을 덮어서 두 축을 연결하는 기계요소
(정답률: 79%)
  • 제시된 조립도 를 분석하면 베어링(반경방향 하중 지지), 나사(고정), 키(축과 보스 결합)는 모두 확인되지만, 두 축을 연결하는 커플링 형태의 분할된 두 개의 반원통 구조는 나타나 있지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >