9급 지방직 공무원 기계설계 필기 기출문제복원 (2018-05-19)

9급 지방직 공무원 기계설계 2018-05-19 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 기계설계 2018-05-19 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 기계설계
(2018-05-19 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 1줄 겹치기 리벳이음을 한 두께 10mm인 판재가 있다. 리벳 구멍지름 20mm, 리벳이음 피치 50mm일 때, 인장력을 받고 있는 판재의 효율[%]은?

  1. 20
  2. 40
  3. 60
  4. 80
(정답률: 76%)
  • 리벳이음의 효율은 원래 판재의 강도에 대해 리벳 구멍으로 인해 감소된 판재의 인장 강도 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ \eta = \frac{p - d}{p} \times 100 $
    ② [숫자 대입] $ \eta = \frac{50 - 20}{50} \times 100 $
    ③ [최종 결과] $ \eta = 60 $
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 롤러체인을 이용하여 동력을 전달하고자 한다. 구동 스프로킷 휠의 잇수 20개, 롤러체인의 피치 12.5mm, 롤러체인 평균속도가 3m/s일 때 구동 스프로킷 휠의 회전속도[rpm]는?

  1. 720
  2. 840
  3. 960
  4. 1,200
(정답률: 76%)
  • 체인의 평균속도와 스프로킷 휠의 회전속도 사이의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{z \cdot p \cdot n}{60 \cdot 1000}$ (속도 $v$, 잇수 $z$, 피치 $p$, 회전속도 $n$)
    ② [숫자 대입] $3 = \frac{20 \cdot 12.5 \cdot n}{60 \cdot 1000}$
    ③ [최종 결과] $n = 720$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림과 같이 아이볼트(eye bolt)에 축방향 하중(P) 2kN이 작용할 때, 하중을 지지하기 위한 아이볼트의 최소 골지름(d)[mm]은? (단, 아이볼트의 허용인장응력은 80N/mm2이며, 아이볼트는 골지름 단면에서 파괴된다고 가정한다)

(정답률: 84%)
  • 아이볼트의 최소 골지름은 허용인장응력 공식 $\sigma = \frac{P}{A}$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $d = \sqrt{\frac{4P}{\pi \sigma}}$
    ② [숫자 대입] $d = \sqrt{\frac{4 \times 2000}{\pi \times 80}}$
    ③ [최종 결과] $d = \sqrt{\frac{100}{\pi}}$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 치수와 공차에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 허용한계치수는 기준치수로부터 벗어남이 허용되는 대소의 극한치수로, 최대 허용치수와 최소 허용치수를 의미한다.
  2. 기준치수는 호칭치수라고도 하며, 허용한계치수의 기준이 되는 치수이다.
  3. 위치수 허용차는 최소 허용치수에서 기준치수를 뺀 값이다.
  4. 치수공차는 최대 허용치수와 최소 허용치수의 차이이다.
(정답률: 74%)
  • 위치수 허용차는 기준치수에서 최소 허용치수를 뺀 값이 아니라, 최대 허용치수와 최소 허용치수 각각에서 기준치수를 뺀 값을 의미합니다.

    오답 노트
    허용한계치수: 최대/최소 허용치수를 의미함
    기준치수: 호칭치수와 같으며 허용한계치수의 기준이 됨
    치수공차: 최대 허용치수와 최소 허용치수의 차이임
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 기본 동적 부하용량 64kN인 볼베어링에 동등가하중 8kN이 작용하고 있다. 이 볼베어링을 롤러베어링으로 교체할 때, 롤러베어링의 정격수명[회전]은? (단, 교체한 롤러베어링에는 볼베어링과 같은 동등가하중이 작용하며, 롤러베어링의 기본 동적 부하용량은 볼베어링과 같다)

  1. 23×106
  2. 210×106
  3. 23/10×106
  4. 210/3×106
(정답률: 66%)
  • 베어링의 정격수명 공식은 기본 동적 부하용량과 동등가하중의 비율에 수명 지수(볼베어링 3, 롤러베어링 10/3)를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = (\frac{C}{P})^p$
    ② [숫자 대입] $L = (\frac{64}{8})^{10/3}$
    ③ [최종 결과] $L = 8^{10/3} = (2^3)^{10/3} = 2^{10}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. S－N 곡선(Stress versus Number of cycles curve)과 내구한도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 실제 부품 설계를 할 때는 하중의 종류, 표면효과, 사용온도 등을 고려한 수정 내구한도를 사용한다.
  2. 내구한도는 어느 한계값 이하의 응력에서 무수히 많은 반복을 하여도 피로파괴가 일어나지 않는 재료의 한계응력값을 의미한다.
  3. 철강과 같이 체심입방구조(BCC)를 갖는 금속은 일반적으로 명확한 내구한도를 갖는다.
  4. S－N 곡선에서는 양진 반복응력의 진폭을 가로축에 표시한다.
(정답률: 79%)
  • S-N 곡선에서 세로축은 응력 진폭(Stress Amplitude)을 나타내며, 가로축은 파괴될 때까지의 반복 횟수(Number of cycles)를 표시합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 나사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 미터나사는 나사산각이 60°인 미터계 삼각나사이며, 미터가는나사는 자립성이 우수하여 풀림 방지용으로 사용한다.
  2. 일반적으로 삼각나사는 체결용 기계요소이고, 사각나사는 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 운동용 기계요소이다.
  3. 3/8－16 UNC는 유니파이 보통나사로 수나사의 호칭지름이 3/8인치이고 1인치당 나사산수가 16개임을 의미한다.
  4. 사각나사는 다른 나사에 비해 나사효율이 낮으나 가공이 쉽다.
(정답률: 70%)
  • 사각나사는 마찰 손실이 적어 다른 나사에 비해 나사효율이 매우 높지만, 가공이 어렵다는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    미터가는나사: 자립성이 좋아 풀림 방지에 적합
    삼각나사: 체결용 / 사각나사: 운동용
    3/8-16 UNC: 호칭지름 3/8인치, 1인치당 산수 16개
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림과 같이 유니버설 조인트 2개 사이에 중간축을 삽입하여 회전을 전달하고 있다. 한 쪽의 교차각 α1과 다른 쪽의 교차각 α2가 같을 때, 각속도비()에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, α1과 α2는 30° 이하이고, 그림의 모든 축은 동일 평면 상에 있다.)

  4. 원동축의 회전각 증가에 따라 은 증가했다가 감소한다.
(정답률: 63%)
  • 두 개의 유니버설 조인트가 있고 두 교차각 $\alpha_{1}$과 $\alpha_{2}$가 같으며 모든 축이 동일 평면 상에 있을 때, 원동축과 종동축의 각속도비는 항상 1이 되어 등속 회전하게 됩니다.
    따라서 정답은 $| \frac{\omega_{1}}{\omega_{2}} | = 1$ 인 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 소선 지름 8mm인 코일스프링이 축방향 하중 100N을 받아 20mm의 처짐이 발생하였다. 코일스프링의 스프링지수가 4, 전단탄성계수가 8GPa일 때, 이 스프링의 유효감김수는? (단, 처짐은 코일의 비틀림모멘트에 의해서만 발생하는 것으로 가정한다)

  1. 20
  2. 25
  3. 30
  4. 35
(정답률: 78%)
  • 코일스프링의 처짐 공식과 스프링지수 정의를 이용하여 유효감김수를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{8PD^3n}{Gd^4}$
    ② [숫자 대입] $20 = \frac{8 \times 100 \times (4 \times 8)^3 \times n}{8 \times 10^9 \times 8^4}$
    ③ [최종 결과] $n = 25$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 피치면이 원추(cone) 형태이면서, 같은 평면 상의 평행하지 않은 두 축을 연결하기 위해 사용하는 기어는?

  1. 베벨 기어
  2. 헬리컬 기어
  3. 스퍼 기어
  4. 나사 기어
(정답률: 81%)
  • 베벨 기어는 피치면이 원추(cone) 형태이며, 서로 교차하는 두 축(평행하지 않은 축)의 동력을 전달하는 데 사용되는 기어입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 미끄럼베어링에 요구되는 재료 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. 내식성이 커야 한다.
  2. 열전도율이 높아야 한다.
  3. 마찰계수가 작아야 한다.
  4. 마모가 적고 피로강도가 낮아야 한다.
(정답률: 76%)
  • 미끄럼베어링은 회전축의 하중을 지지하며 반복적인 응력을 받으므로, 내구성을 위해 마모가 적고 피로강도가 높아야 합니다.

    오답 노트
    피로강도가 낮아야 한다: 피로강도는 높아야 파손되지 않고 오래 사용할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 마찰이 없는 양단지지형 겹판스프링에 하중이 작용하여 최대 처짐 δmax가 발생하였다. 이 겹판스프링에서 판의 두께만 2배로 증가시킬 때 최대 처짐은?

  1. 1/2δmax
  2. 1/4δmax
  3. 1/8δmax
  4. 1/16δmax
(정답률: 74%)
  • 겹판스프링의 최대 처짐 $\delta_{max}$는 판의 두께 $t$의 세제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\delta_{max} \propto \frac{1}{t^3}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\delta_{new} = \frac{1}{(2t)^3} = \frac{1}{8t^3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\delta_{new} = \frac{1}{8} \delta_{max}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 평벨트 전동장치에서 벨트 속도 v[m/s], 긴장측 장력 Tt[N], 마찰계수 μ, 벨트 접촉각 θ[rad]가 주어졌을 때, 최대 전달동력[kW]은? (단, 벨트의 원심력은 무시한다)

(정답률: 70%)
  • 평벨트의 최대 전달동력 $P$는 벨트의 속도와 장력의 차이에 비례하며, 오일러의 벨트 마찰 공식을 적용하여 산출합니다.
    전달동력 공식은 다음과 같습니다.
    $$P = \frac{T_{t} v (e^{\mu \theta} - 1)}{1000}$$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 브레이크에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 밴드 브레이크는 레버 조작력이 동일해도 드럼 회전방향에 따라 제동력이 달라진다.
  2. 복식 블록 브레이크를 축에 대칭으로 설치하면 축에는 굽힘 모멘트가 작용하지 않는다.
  3. 블록 브레이크의 냉각이 원활하지 못한 경우에는 브레이크 용량(brake capacity)을 작게 해야 한다.
  4. 내부확장식 브레이크에서 브레이크 블록을 확장하는 힘이 동일하면 두 접촉면에 작용하는 수직력의 크기가 동일하다.
(정답률: 55%)
  • 내부확장식 브레이크에서 확장력이 동일하더라도, 브레이크 슈의 각도와 마찰력에 의한 자가 잠김(self-energizing) 효과가 서로 다르기 때문에 두 접촉면에 작용하는 수직력의 크기는 동일하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림과 같이 축지름 20mm, 회전속도 100rpm인 전동축이 동력 5kW를 전달하고 있다. 이 전동축에 폭(b)과 높이(h)는 서로 같고 길이(ℓ) 50mm, 허용전단응력 100MPa, 허용압축응력 200MPa인 보통형 평행키가 사용될 때 보통형 평행키의 최소 폭(b)[mm]은? (단, 평행키의 허용전단응력과 허용압축응력을 모두 고려하고, 는 3으로 계산하라)

  1. 5
  2. 10
  3. 20
  4. 30
(정답률: 75%)
  • 전동축의 토크를 구한 뒤, 키의 전단 응력과 압축 응력 조건을 모두 만족하는 최소 폭을 계산합니다.
    먼저 전달 토크 $T$를 구합니다.
    $$T = \frac{60 \times P}{2 \pi N} = \frac{60 \times 5000}{2 \pi \times 100} = 477.46 \text{ N\cdot m} = 477460 \text{ N\cdot mm}$$
    키의 폭 $b$와 높이 $h$가 같으므로 $b=h$입니다. 전단 응력 $\tau$와 압축 응력 $\sigma_c$ 기준 식을 세웁니다.
    ① [전단 응력 공식]
    $$b = \frac{2T}{\tau \ell d}$$
    ② [숫자 대입]
    $$b = \frac{2 \times 477460}{100 \times 50 \times 20} = 9.55$$
    ③ [최종 결과]
    $$b = 9.55 \text{ mm}$$
    압축 응력 기준으로는 $b = \frac{4T}{\sigma_c \ell (d/2)} = \frac{2T}{\sigma_c \ell (d/2)}$ 형태가 되나, 주어진 조건에서 $b=h$일 때 전단과 압축 중 더 큰 값을 선택해야 하며, 계산 결과 약 $10 \text{ mm}$가 최소 폭이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 두께 6mm, 바깥지름 400mm인 두께가 얇은 원통형 압력용기의 최대 허용내압[MPa]은? (단, 압력용기 재료의 허용인장응력 100MPa, 이음효율 80%, 부식 여유 1mm이다)

  1. 1
  2. 2
  3. 100/97
  4. 200/97
(정답률: 55%)
  • 얇은 원통형 압력용기의 최대 허용내압 공식을 사용하며, 이때 두께는 부식 여유를 제외한 유효 두께를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{2 \cdot \sigma \cdot \eta \cdot (t - c)}{D}$ (내압 $P$, 허용응력 $\sigma$, 이음효율 $\eta$, 두께 $t$, 부식여유 $c$, 지름 $D$)
    ② [숫자 대입] $P = \frac{2 \cdot 100 \cdot 0.8 \cdot (6 - 1)}{400}$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{800}{400} = 2$
    ※ 정답지 표기 방식에 따라 계산하면 $\frac{200}{97}$로 도출되는 조건이 있으나, 주어진 수치 대입 시 결과값은 $2$이며 이는 $\frac{200}{100}$과 유사합니다. 공식에 따른 정확한 계산 결과는 $2$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 밸브에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 스톱밸브(stop valve)는 밸브의 개폐가 빠르고 값이 싸다.
  2. 글로브밸브(glove valve)는 유체의 흐름이 S자 모양이 되므로 유체흐름 저항이 크다.
  3. 게이트밸브(gate valve)는 밸브 디스크가 유체의 관로를 수평으로 막아서 개폐한다.
  4. 콕(cock)은 구조가 간단하나 기밀성이 나쁘다.
(정답률: 70%)
  • 게이트밸브(gate valve)는 밸브 디스크가 유체의 관로를 수직으로 막아서 개폐하는 구조입니다.

    오답 노트
    스톱밸브: 개폐가 빠르고 저렴함
    글로브밸브: S자 흐름으로 저항이 큼
    콕: 구조는 간단하나 기밀성이 낮음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 다음 설명에 해당하는 지그는?

  1. 형판 지그(template jig)
  2. 평판 지그(plate jig)
  3. 박스 지그(box jig)
  4. 앵글판 지그(angle plate jig)
(정답률: 61%)
  • 제시된 이미지 의 설명처럼 별도의 고정 장치 없이 일감의 모양에 맞춰 작업하며, 정밀도보다는 빠른 작업 속도와 낮은 제작 비용을 목적으로 하는 지그는 형판 지그(template jig)입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림과 같이 태양기어(S), 캐리어(C), 내접기어(R), 유성피니언(P)으로 구성된 유성기어장치가 있다. 태양기어는 고정기어이며, 내접기어가 150rpm의 속도로 회전할 때, 캐리어의 회전속도[rpm]는? (단, 태양기어 잇수 30개, 유성피니언 잇수 15개, 내접기어 잇수 60개)

  1. 50
  2. 100
  3. 150
  4. 225
(정답률: 55%)
  • 유성기어장치에서 태양기어가 고정되었을 때, 내접기어와 캐리어의 회전속도 관계식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $n_C = \frac{z_R}{z_S + z_R} \cdot n_R$
    ② [숫자 대입] $n_C = \frac{60}{30 + 60} \cdot 150$
    ③ [최종 결과] $n_C = 100$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 동력전달 요소들에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 웜과 웜기어는 작은 공간에서 큰 감속비를 얻을 수 있다.
  2. 마찰차는 미끄럼이 발생하기 때문에 정확한 속도비를 전달할 수 없다.
  3. 동력을 전달하는 두 축 사이의 거리가 먼 경우에는 벨트나 체인을 사용한다.
  4. V벨트는 평벨트에 비해 접촉 면적이 좁아 큰 장력으로 작은 동력을 전달한다.
(정답률: 83%)
  • V벨트는 평벨트에 비해 측면 접촉 면적이 넓어 마찰력이 크기 때문에, 더 큰 동력을 효율적으로 전달할 수 있습니다.

    오답 노트
    웜과 웜기어: 작은 공간에서 큰 감속비 가능
    마찰차: 미끄럼 발생으로 정확한 속도비 전달 불가
    벨트/체인: 축 사이 거리가 먼 경우 사용
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >