9급 지방직 공무원 기계설계 필기 기출문제복원 (2017-12-16)

9급 지방직 공무원 기계설계 2017-12-16 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 기계설계 2017-12-16 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 기계설계
(2017-12-16 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 직선 배관에서 관의 지름을 변화시키거나 길이를 연장할 때 사용하는 파이프 이음쇠는?

  1. 티(T)
  2. 소켓
  3. 엘보
  4. 크로스
(정답률: 92%)
  • 소켓은 직선 배관에서 관의 지름을 변경하거나 관의 길이를 연장하여 연결할 때 사용하는 대표적인 이음쇠입니다.

    오답 노트
    티(T): 3방향 분기
    엘보: 방향 전환(주로 90도)
    크로스: 4방향 분기
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 용접에서 용접부의 변형과 잔류응력을 완화하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 냉각 후 수축이 예상되는 곳에 미리 인장력을 가한다.
  2. 맞대기면의 경사각을 키워서 수축각을 줄인다.
  3. 용접부 주위를 미리 고르게 예열한다.
  4. 용접부를 풀림 열처리한다.
(정답률: 68%)
  • 용접 시 발생하는 변형과 잔류응력을 줄이기 위해서는 예열, 풀림 열처리, 수축 예상 지점에 미리 인장력을 가하는 방법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    맞대기면의 경사각을 키우면 용접 입열량이 증가하여 오히려 수축 변형과 잔류응력이 커지게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 미터보통나사 호칭 M16을 옳게 설명한 것은?

  1. 암나사 골지름 16mm
  2. 암나사 유효지름 16mm
  3. 수나사 골지름 16mm
  4. 수나사 유효지름 16mm
(정답률: 65%)
  • 미터보통나사의 호칭 치수(M)는 수나사의 경우에는 바깥지름을 기준으로 하며, 암나사의 경우에는 골지름을 기준으로 표시합니다. 따라서 M16은 암나사 골지름이 $16\text{ mm}$임을 의미합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 길이가 1.0m이고 단면적이 100cm2인 봉에 1,000N의 인장하중이 축 방향으로 작용할 때, 이 봉이 하중 방향으로 늘어난 길이[cm]는? (단, 봉은 탄성 변형하며, 세로탄성계수는 1.0×104N/cm2이다)

  1. 0.1
  2. 0.5
  3. 1
  4. 5
(정답률: 73%)
  • 재료의 탄성 변형량은 하중과 길이에 비례하고, 단면적과 세로탄성계수에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta = \frac{P \times L}{A \times E}$
    ② [숫자 대입] $\Delta = \frac{1000 \times 100}{100 \times 10000}$
    ③ [최종 결과] $\Delta = 0.1$
    따라서 늘어난 길이는 $0.1\text{ cm}$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 볼베어링의 수명시간 Lh와 베어링에 작용하는 동등가하중 P에 대한 관계로 옳은 것은?

  1. Lh는 P의 10/3승에 반비례한다.
  2. Lh는 P의 3승에 반비례한다.
  3. Lh는 P의 3승에 비례한다.
  4. Lh는 P의 10/3승에 비례한다.
(정답률: 79%)
  • 볼베어링의 정격 수명 $L_{10}$은 하중 $P$의 3승에 반비례하며, 수명시간 $L_h$ 역시 이 관계를 따릅니다.
    핵심 원리: 베어링 수명 공식 $L = (\frac{C}{P})^3$에 의해 하중이 증가할수록 수명은 급격히 감소합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 얇은 판재의 한 줄 리벳이음 설계에서 고려해야 할 내용으로 옳지 않은 것은?

  1. 리벳구멍에서 판재가 받게 될 압축응력의 크기는 리벳의 지름 d에 비례한다.
  2. 전체 리벳의 전단저항력과 구멍 부분을 제외한 판의 인장저항력이 같도록 설계한다.
  3. 리벳의 전단저항력과 해당 리벳구멍에서 판재의 압축저항력이 같도록 설계한다.
  4. 마진 e가 작을 경우, 판 끝이 리벳에 의해 갈라져 파괴될 수 있다.
(정답률: 59%)
  • 리벳구멍에서 판재가 받는 압축응력(지압응력)은 하중을 투영 면적(지름 $\times$ 두께)으로 나눈 값입니다. 따라서 응력은 지름 $d$에 반비례하며, 비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    전체 리벳 전단저항력과 판 인장저항력 일치: 효율적인 설계를 위한 기본 원칙
    리벳 전단저항력과 판 압축저항력 일치: 리벳과 판재의 파손 시점을 맞추는 설계
    마진 $e$ 부족: 판 끝단 전단 파괴 유발 가능
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 굽힘모멘트 M과 비틀림모멘트 T를 동시에 받고 있는 원형축에서 M:T=4:3일 때, 축에 발생하는 최대굽힘응력 σamx와 최대전단응력 τamx의 비(σamx/τamx)는?

  1. 9/10
  2. 10/9
  3. 9/5
  4. 5/9
(정답률: 55%)
  • 최대굽힘응력 $\sigma_{amx}$와 최대전단응력 $\tau_{amx}$는 각각 굽힘모멘트 $M$과 비틀림모멘트 $T$에 비례합니다. 원형축에서 $\sigma = \frac{32M}{\pi d^3}$, $\tau = \frac{16T}{\pi d^3}$이므로 두 응력의 비는 $\frac{2M}{T}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $ \frac{\sigma_{amx}}{\tau_{amx}} = \frac{2M}{T} $
    ② [숫자 대입] $ \frac{\sigma_{amx}}{\tau_{amx}} = 2 \times \frac{4}{3} $
    ③ [최종 결과] $ \frac{\sigma_{amx}}{\tau_{amx}} = \frac{8}{3} $
    ※ 정답지 9/5는 일반적인 조합응력(주응력) 계산 시의 결과로 보이나, 단순 응력비 계산식으로는 8/3이 도출됩니다. 주어진 정답 9/5에 맞춘 조합응력 관점의 비는 $\frac{\sqrt{M^2 + (T/2)^2}}{T}$ 등의 복합 계산이 필요합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 너클 핀 이음을 이용하여 1,000N의 인장하중을 받는 2개의 축을 연결하고자 한다. 핀과 접촉하는 아이(eye)의 폭은 핀 지름의 2배이다. 핀의 접촉면압이 20MPa일 때 핀의 지름[mm]은?

  1. 5.0
  2. 7.5
  3. 8.0
  4. 10.0
(정답률: 58%)
  • 핀의 접촉면압은 하중을 투영 면적(핀 지름 $\times$ 아이 폭)으로 나눈 값입니다. 아이 폭이 핀 지름의 2배이므로 면적은 $2d^2$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $ d = \sqrt{\frac{P}{2 \times p}} $
    ② [숫자 대입] $ d = \sqrt{\frac{1000}{2 \times 20}} $
    ③ [최종 결과] $ d = 5.0 $
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 롤러체인의 스프로킷 휠(sprocket wheel)의 잇수를 라 할 때, 체인의 속도변동률을 나타낸 식은?

(정답률: 72%)
  • 롤러체인 스프로킷의 잇수가 $Z$일 때, 다각형 효과로 인해 발생하는 체인의 속도변동률은 $1 - \cos(\pi/Z)$로 정의됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 축과 구멍의 끼워맞춤에서 구멍 치수를 ø50H7로 하여 구멍기준 헐거운 끼워맞춤으로 축을 설계할 때, 축의 치수로 가장 적합한 것은?

  1. ø50f7
  2. ø50js7
  3. ø50m5
  4. ø50r6
(정답률: 75%)
  • 구멍기준 헐거운 끼워맞춤을 위해서는 축의 치수 공차역이 구멍의 공차역보다 항상 아래에 위치해야 합니다. 축의 공차 기호는 소문자로 표기하며, a에 가까울수록 치수가 작아져 헐거운 끼워맞춤이 가능하므로 ø50f7이 가장 적합합니다.

    오답 노트
    ø50js7: 중간 끼워맞춤
    ø50m5: 중간 끼워맞춤
    ø50r6: 억지 끼워맞춤
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 지름 400mm의 원통 마찰차가 회전속도 300rpm으로 5PS을 전달하고 있을 때, 원통 마찰차의 원주속도[m/s]는? (단, π＝3.0으로 한다)

  1. 1.5
  2. 3.0
  3. 4.5
  4. 6.0
(정답률: 63%)
  • 원통 마찰차의 원주속도는 바퀴의 지름과 회전수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{\pi D N}{60}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{3.0 \times 0.4 \times 300}{60}$
    ③ [최종 결과] $V = 6.0$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 치공구 설계에 대한 기본 원칙으로 옳지 않은 것은?

  1. 중요 구성 부품은 표준 규격품을 사용할 것
  2. 충분한 강도를 유지하되 경량화 설계할 것
  3. 가능한 한 정밀한 공차를 유지할 것
  4. 치공구 본체는 칩과 절삭유가 배출될 수 있도록 설계할 것
(정답률: 52%)
  • 치공구 설계 시 정밀한 공차를 남발하면 제작 비용이 상승하고 가공 시간이 늘어나 효율성이 떨어집니다. 따라서 기능 구현에 필요한 최소한의 정밀도로 적절한 공차를 설정하는 것이 기본 원칙입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 얇은 두께 강판의 원통 압력용기 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 부식 여유를 고려하여 최소 강판 두께를 선정한다.
  2. 이음효율이 높을수록 최소 강판 두께가 얇아진다.
  3. 최소 강판 두께는 원주방향 응력을 기준으로 결정한다.
  4. 강판 두께와 작용 압력이 일정할 때 용기 안지름이 클수록 발생 응력이 작다.
(정답률: 67%)
  • 원통 압력용기의 원주방향 응력(Hoop Stress)은 안지름에 비례합니다. 따라서 두께와 압력이 일정할 때 안지름이 클수록 발생 응력은 더 커지게 됩니다.

    오답 노트
    부식 여유: 내구성을 위해 최소 두께 선정 시 반드시 고려함
    이음효율: 효율이 높을수록(강도가 높을수록) 필요한 두께는 얇아짐
    원주방향 응력: 원통형 용기에서는 축방향 응력보다 원주방향 응력이 2배 더 크므로 이를 기준으로 설계함
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 헬리컬기어에서 실제 기어 잇수 Zs, 틀림 각 β라 할 때, 상당 평기어 잇수 Ze는?

  2. Zscos3β
  4. Zscosβ
(정답률: 66%)
  • 헬리컬 기어의 강도 계산 시 사용하는 상당 평기어 잇수는 실제 잇수를 틀림각의 코사인 세제곱으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_{e} = \frac{Z_{s}}{\cos^{3}\beta}$
    ② [숫자 대입] 해당 문제는 공식 자체를 묻는 문제이므로 대입 과정 생략
    ③ [최종 결과]
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 기어의 치형 중 인벌류트 치형에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 마멸이 균일하다.
  2. 사이클로이드 치형에 비하여 조립이 어렵다.
  3. 기어를 가공하는 랙(rack) 공구의 치형은 직선이다.
  4. 맞물린 기어 간 중심거리의 미세 변화에 따라 속도비가 크게 달라진다.
(정답률: 57%)
  • 인벌류트 치형은 제작이 쉽고 중심 거리 변화에 영향을 받지 않는 것이 특징이며, 이를 가공하기 위한 랙 공구의 치형은 직선 형태입니다.

    오답 노트
    마멸이 균일하다: 사이클로이드 치형의 특징
    조립이 어렵다: 인벌류트는 중심 거리 변화에 둔감하여 조립이 매우 쉬움
    속도비가 크게 달라진다: 중심 거리가 변해도 속도비가 일정하게 유지됨
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 지름 d인 소선을 감아 제작한 스프링 평균지름 D인 압축 코일스프링이 있다. 이 코일스프링의 유효 감김수를 2배로 증가시켰을 때의 처짐량을 δ1, 소선의 지름을 2배로 증가시켰을 때의 처짐량을 δ2라 할 때, δ1/δ2의 값은?

  1. 1/23
  2. 1/16
  3. 16
  4. 32
(정답률: 70%)
  • 코일스프링의 처짐량 $\delta$는 유효 감김수 $n$에 비례하고, 소선 지름 $d$의 4제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\delta = \frac{8PD^3n}{Gd^4}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{\delta_1}{\delta_2} = \frac{n \times 2}{d^4} \div \frac{n}{ (2d)^4} = \frac{2n}{d^4} \times \frac{16d^4}{n}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\delta_1}{\delta_2} = 32$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 지름 40mm인 두 축이 플랜지커플링에 의해 연결되어 최대 9,600kgfㆍmm의 토크를 전달한다. 커플링이 허용전단응력 2kgf/mm2인 M5 볼트로 체결되어 있을 때, 토크 전달에 필요한 볼트의 최소 개수는? (단, 전달동력 계산은 볼트의 전단강도만 고려하고, π＝3.0, M5 볼트 나사부 골지름은 4.0mm로 한다)

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 51%)
  • 플랜지 커플링에서 전달되는 토크는 볼트의 전단 강도와 볼트 배치 원의 반지름의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T = n \times \frac{\pi d^2}{4} \times \tau \times \frac{D}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$9600 = n \times \frac{3.0 \times 4.0^2}{4} \times 2 \times \frac{160}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$n = 5$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 유체마찰 상태에 있는 동심 원통 미끄럼베어링의 마찰계수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 유막의 두께가 증가하면 마찰계수는 증가한다.
  2. 윤활유의 점도가 증가하면 마찰계수는 증가한다.
  3. 베어링 압력이 증가하면 마찰계수는 감소한다.
  4. 축의 회전속도가 증가하면 마찰계수는 증가한다.
(정답률: 52%)
  • 유체마찰 상태에서 마찰계수는 점도에 비례하고, 속도와 유막 두께에 반비례하는 특성을 가집니다. 따라서 유막의 두께가 증가하면 마찰 저항이 줄어들어 마찰계수는 감소합니다.

    오답 노트
    윤활유의 점도가 증가하면: 점성 저항이 커져 마찰계수 증가
    베어링 압력이 증가하면: 유막 두께가 얇아져 마찰계수 감소
    축의 회전속도가 증가하면: 유체마찰 영역에서는 속도가 빠를수록 마찰계수는 감소하는 경향이 있으나, 일반적인 유체윤활 이론상 속도 증가 시 마찰계수는 감소합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림과 같은 평벨트 바로걸기 전동에서 벨트에 발생하는 장력 Ta와 Tb중 Ta는 135N이다. 벨트의 폭 40mm, 허용인장응력 0.5N/mm2, 이음효율 0.9일 때 벨트의 최소 두께[mm]는? (단, 벨트에 작용하는 굽힘응력과 원심력은 무시하며, 장력비는 2.0이다)

  1. 7.5
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 72%)
  • 벨트의 최소 두께는 최대 장력과 허용인장응력, 이음효율을 고려하여 결정합니다. 장력비가 $2.0$이고 $T_a = 135\text{ N}$이므로 최대 장력 $T_b = 135 \times 2.0 = 270\text{ N}$입니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{T_{max}}{b \times \sigma \times \eta}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{270}{40 \times 0.5 \times 0.9}$
    ③ [최종 결과] $t = 15$
    따라서 벨트의 최소 두께는 $15\text{ mm}$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 축과 이를 지지하는 베어링 설계 과정에서 보기와 같이 깊은 홈 볼베어링을 변경하였다. 지름이 변경된 축이 전달 가능한 토크는 기존 축이 전달 가능한 토크의 몇 배인가? (단, 축은 중실축으로 비틀림모멘트만 받으며, 축 지름과 베어링 안지름은 동일하다)

  1. 약 1.33
  2. 약 1.38
  3. 약 1.63
  4. 약 2.37
(정답률: 59%)
  • 중실축이 전달 가능한 토크 $T$는 축 지름 $d$의 3제곱에 비례합니다. 베어링 번호 6003의 안지름은 $17\text{ mm}$, 6004의 안지름은 $20\text{ mm}$이므로 지름비에 따른 토크 배수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_2}{T_1} = (\frac{d_2}{d_1})^3$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_2}{T_1} = (\frac{20}{17})^3$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_2}{T_1} \approx 1.63$
    따라서 변경된 축은 기존보다 약 $1.63$배의 토크를 전달할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >