9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2015-06-13)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 2015-06-13 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2015-06-13 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 주조에서 주입된 쇳물이 주형 속에서 냉각될 때 응고 수축에 따른 부피 감소를 막기 위해 쇳물을 계속 보급하는 기능을 하는 장치는 어느 것인가?

  1. 압탕
  2. 탕구
  3. 주물
  4. 조형기
(정답률: 71%)
  • 주조 과정에서 쇳물이 응고될 때 발생하는 수축으로 인해 주물 내부에 빈 공간(수축공)이 생기는 것을 방지하기 위해, 외부에서 쇳물을 지속적으로 공급해 주는 보조 주입구 역할을 하는 장치를 압탕이라고 합니다.
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2. 다음에서 절삭비(cutting ratio)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주분력/이송분력
  2. 절삭깊이/칩의 두께
  3. 공구수명/절삭속도
  4. 이송속도/가공물의 경도
(정답률: 82%)
  • 절삭비는 절삭 가공 시 칩의 두께와 절삭 깊이(또는 이송량)의 비율을 나타내는 지표로, 절삭깊이/칩의 두께로 정의됩니다.
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3. 테일러의 공구수명방정식은 절삭속도(V)와 공구수명(T)과의 관계식이다. 이 관계식으로 옳은 것은? (단, n과 C는 상수)

  1. VnT=C
  2. VT=Cn
  3. VTn=C
  4. VT/n=C
(정답률: 89%)
  • 테일러의 공구수명 방정식은 절삭속도 $V$와 공구수명 $T$ 사이의 지수적 관계를 나타내는 식입니다.
    $$\text{공구수명 방정식}$$
    $$V T^{n} = C$$
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4. 베어링에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 베어링과 만나는 축부분을 저널이라고 한다.
  2. 미끄럼 베어링은 표준화가 되어 있어 구름 베어링보다 호환성이 좋다.
  3. 미끄럼 베어링은 공진속도를 지나 운전할 수 있다.
  4. 구름 베어링은 전동체의 형상에 따라 볼 베어링과 롤러 베어링으로 나눌 수 있다.
(정답률: 85%)
  • 구름 베어링은 규격화와 표준화가 잘 되어 있어 호환성이 매우 뛰어나지만, 미끄럼 베어링은 설계 및 제작 시 개별 맞춤 성격이 강해 호환성이 상대적으로 낮습니다.
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5. 연한숫돌을 공작물에 압착하여 축방향으로 작은 진동을 주어 표면을 정밀하게 가공하는 기계는 어느 것인가?

  1. 호닝머신(honing machine)
  2. 래핑머신(lapping machine)
  3. 센터리스 연삭기(centerless grinding machine)
  4. 슈퍼피니싱 머신(super finishing machine)
(정답률: 87%)
  • 슈퍼피니싱 머신은 연한 숫돌을 공작물에 압착시킨 후 축 방향으로 미세한 진동을 주어 표면 거칠기를 극도로 낮추는 정밀 가공 기계입니다.
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6. 강판 또는 형강을 영구적으로 접합하는 데 사용하는 체결 기계 요소인 리벳의 코킹(caulking)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 강도유지를 위해 가스켓을 끼우는 리벳작업이다.
  2. 보통 리벳이음의 바깥쪽에만 적용하지만, 필요시 안쪽 리벳머리에도 한다.
  3. 코킹할 때 판재의 각도는 75~85°로 경사지게 한다.
  4. 강판의 두께가 5mm 이하인 경우에는 적용하지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 코킹은 리벳의 끝부분을 두드려 판재와 밀착시켜 이음 강도를 높이는 작업이며, 가스켓을 끼우는 작업과는 무관합니다.
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7. 재료의 절삭성(machinability)에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 일반적으로 철강의 탄소함유량이 증가하면 절삭성이 향상된다.
  2. 일반적으로 열경화성 플라스틱의 절삭성은 온도구배에 둔감하다.
  3. 일반적으로 철강은 냉간가공을 하면 절삭성이 저하된다.
  4. 일반적으로 철강에 황이 첨가되면 절삭성이 향상된다.
(정답률: 55%)
  • 철강 재료에 황(S)을 첨가하면 칩(chip)이 잘 끊어지는 성질이 생겨 절삭성이 향상됩니다.

    오답 노트
    탄소함유량 증가: 경도가 높아져 절삭성 저하
    냉간가공: 가공경화로 인해 절삭성 저하
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8. 사각 단면 2m×2m의 물체에 압축하중을 가하였을 때, 축(세로)방향 변형률이 0.005이면 단면적 증가량은 얼마인가? (단, 이 물체의 푸아송 비(Poisson's ratio)는 0.5이다.)

  1. 0.01m2
  2. 0.02m2
  3. 0.1m2
  4. 0.2m2
(정답률: 63%)
  • 압축하중을 받을 때 축 방향 변형률과 가로 방향 변형률의 관계는 푸아송 비를 통해 구할 수 있으며, 이를 통해 단면적 증가량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta A = A \times 2 \times \nu \times \epsilon$
    ② [숫자 대입] $\Delta A = (2 \times 2) \times 2 \times 0.5 \times 0.005$
    ③ [최종 결과] $\Delta A = 0.02$
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9. 기계요소의 표면은 견고하게 하여 내마멸성이 크고, 내부는 강인하여 내충격성이 우수한 두 가지의 요구를 충족시킬 수 있는 기계재료의 표면 경화에 대한 설명이다. 다음 중 옳지 않은 것은?

  1. 금속재료의 표면에 Φ1.0mm 이하 작은 강철 입자를 약 40~50m/s 속도로 분사시키는 숏피닝(shot peening)은 표면층의 경도를 증가시킨다.
  2. 강의 표면을 크로마이징할 때, 확산제로는 금속 Si 55%, TiO2 45%의 분말 혼합물을 사용한다.
  3. 화염 경화의 깊이는 일반적으로 단면의 두께 및 용도에 따라 1.5~6mm까지 가능하여, 기계부품의 국부 경화에 이용된다.
  4. 강의 표면에 아연분말을 확산시켜 경화층을 형성하는 세라다이징(sheradizing)은 내식성 및 특히 담수에 의한 방청성이 우수하다.
(정답률: 75%)
  • 크로마이징은 강의 표면에 크롬(Cr)을 확산시켜 경화시키는 공정으로, 확산제로 크롬 분말을 사용해야 합니다. 금속 Si와 $TiO_2$ 혼합물을 사용하는 설명은 잘못된 내용입니다.
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10. 다음 중 유체의 점성(또는 점성계수)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 점성의 단위는 kg/(m⋅s) 등이 있다.
  2. 점성의 측정을 통해 뉴턴유체와 비뉴턴유체의 구분이 가능하다.
  3. 온도가 내려갈수록 유체의 점성은 커진다.
  4. 윤활유의 점성이 작을 경우 마모가 쉽게 일어난다.
(정답률: 50%)
  • 유체의 점성은 온도에 따라 변화하며, 일반적으로 액체의 경우 온도가 올라갈수록 분자 간 결합력이 약해져 점성이 감소하고, 온도가 내려갈수록 점성이 커집니다. 따라서 온도가 내려갈수록 유체의 점성은 커진다는 설명은 옳은 내용이며, 문제에서 요구하는 '옳지 않은 것'을 찾는 과정에서 논리적 오류가 없는 보기입니다.

    오답 노트
    점성의 단위는 $kg/(m\cdot s)$ 등이 맞습니다.
    점성 측정을 통해 뉴턴유체와 비뉴턴유체를 구분할 수 있습니다.
    윤활유의 점성이 너무 작으면 유막 형성이 어려워 마모가 쉽게 일어납니다.
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11. 다음 중 정극성과 역극성이 존재하며, 둘 중 한 극성을 선택하여 작업할 수 있는 용접은 어느 것인가?

  1. 직류 아크 용접
  2. 산소 - 아세틸렌 가스 용접
  3. 테르밋(thermit) 용접
  4. 레이저빔(laser-beam) 용접
(정답률: 86%)
  • 직류 아크 용접은 전원 장치의 극성 연결 방식에 따라 정극성(DCEN)과 역극성(DCEP)을 선택하여 용입 깊이나 비드 형상을 조절할 수 있는 특징이 있습니다.
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12. 유체기계를 운전할 때, 유체의 흐름상태가 층류인지 난류인지를 판정하는 척도가 되는 무차원 수인 레이놀즈수(Reynolds number)의 정의에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 관성력과 표면장력의 비
  2. 관성력과 탄성력의 비
  3. 관성력과 점성력의 비
  4. 관성력과 압축력의 비
(정답률: 79%)
  • 레이놀즈수는 유체의 흐름에서 관성력과 점성력의 상대적인 크기를 나타내는 무차원 수로, 이 값에 따라 흐름이 층류인지 난류인지 판정합니다.
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13. 지름이 42mm, 표점거리 200mm의 둥근 연강재료 막대를 인장 시험한 결과 표점거리가 240mm로 되었다면 연신율은 몇 %인가?

  1. 20%
  2. 25%
  3. 30%
  4. 40%
(정답률: 82%)
  • 재료의 인장 시험 시 늘어난 길이를 원래 길이로 나눈 비율인 연신율을 구하는 문제입니다.
    $$\text{연신율} = \frac{L_1 - L_0}{L_0} \times 100$$
    $$\text{연신율} = \frac{240 - 200}{200} \times 100$$
    $$\text{연신율} = 20\%$$
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14. 다음 중 융점이 높아 내열금속으로 사용되기에 적합하지 않은 금속은 어느 것인가?

  1. 몰리브덴
  2. 탄탈
  3. 텅스텐
  4. 아연
(정답률: 54%)
  • 내열금속은 고온에서도 성질이 변하지 않도록 융점이 매우 높은 금속을 사용해야 합니다. 아연의 융점은 약 $420^{\circ}C$로 매우 낮아 내열금속으로 부적합합니다.

    오답 노트
    텅스텐: 약 $3400^{\circ}C$로 매우 높음
    탄탈: 약 $2990^{\circ}C$로 매우 높음
    몰리브덴: 약 $2470^{\circ}C$로 매우 높음
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15. 주조, 단조, 리벳이음 등을 대신하는 금속적 결합법에 속하는 테르밋 용접(thermit welding)에 대한 설명이다. 다음 내용 중 옳지 않은 것은?

  1. 산화철과 알루미늄 분말의 반응열을 이용한 것이다.
  2. 용접 접합강도가 높다.
  3. 용접 변형이 적다.
  4. 주조용접과 가압용접으로 구분된다.
(정답률: 46%)
  • 테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 화학 반응열을 이용해 금속을 용융시켜 접합하는 방식으로, 변형이 적고 시공이 간편하지만 용접부의 기공이나 불순물 혼입 가능성이 있어 접합강도가 상대적으로 낮다는 단점이 있습니다.
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16. 다음 중 구멍기준 끼워맞춤에서 가장 억지 끼워맞춤은 어느 것인가?

  1. H6g5
  2. H6n6
  3. H6js6
  4. H6k5
(정답률: 67%)
  • 구멍기준 끼워맞춤에서 구멍의 공차역 클래스는 H로 고정되며, 축의 공차역 클래스 알파벳 순서가 뒤로 갈수록(a $\rightarrow$ z) 축의 지름이 커져 끼워맞춤이 더 억지스럽게 됩니다. 따라서 제시된 보기 중 알파벳 순서가 가장 뒤에 있는 n6가 가장 억지 끼워맞춤에 해당합니다.
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17. 보의 길이가 ℓ인 양단 고정보의 중앙에 집중하중 W가 작용할 때, 양단 고정보의 중앙점에서의 굽힘 모멘트로 옳은 것은?

  1. Wℓ/2
  2. Wℓ/4
  3. Wℓ/8
  4. Wℓ/16
(정답률: 52%)
  • 양단 고정보의 중앙에 집중하중 $W$가 작용할 때, 지점 모멘트와 중앙점 모멘트의 관계에 의해 중앙점에서의 굽힘 모멘트는 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{W\ell}{8}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{W\ell}{8}$
    ③ [최종 결과] $M = \frac{W\ell}{8}$
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18. 금속은 파괴되지 않고 변형되는 성질이 있는데, 이 성질을 이용하여 가공하는 방법인 소성가공에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 단조, 압연, 인발, 연삭은 소성가공에 속한다.
  2. 소성가공은 변태점온도에 따라 냉간가공과 열간가공으로 구분된다.
  3. 가공경화는 재료를 변형시키는 데 변형저항이 감소하는 현상을 말한다.
  4. 소성가공에 이용되는 성질은 가단성과 연성이다.
(정답률: 56%)
  • 소성가공은 재료에 가해진 힘이 제거되어도 원래 상태로 돌아가지 않고 영구적으로 변형되는 성질을 이용하며, 이때 재료가 얇게 펴지는 가단성과 길게 늘어나는 연성이 핵심 성질입니다.

    오답 노트
    연삭: 소성가공이 아닌 절삭가공임
    냉간/열간가공: 변태점이 아니라 재결정 온도 기준
    가공경화: 변형저항이 증가하는 현상
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19. 철강의 열처리와 표면처리에 대한 설명 중 옳은 것으로만 묶인 것은?

  1. ㈎, ㈐
  2. ㈎, ㈑
  3. ㈏, ㈐
  4. ㈏, ㈑
(정답률: 80%)
  • 철강의 열처리와 표면처리에 대한 핵심 원리를 분석합니다.
    오스템퍼링을 통해 베이나이트 조직을 얻을 수 있으며, 심냉처리를 통해 잔류 오스테나이트를 줄여 치수 안정성을 높일 수 있습니다.

    오답 노트
    트루스타이트: 마텐자이트보다 경도가 낮음
    세라다이징: 규소가 아니라 아연(Zn)을 침투시키는 공정
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20. 아래 그림과 같은 분포하중을 가지고 있는 외팔보(cantilever beam)의 고정지지점 O에서의 모멘트의 크기를 구하시오. (단, =2m, 등분포하중 w1=2kN/m, =2m, 등분포하중 w2=1kN/m이다.)

  1. 10kN⋅m
  2. 12kN⋅m
  3. 14kN⋅m
  4. 16kN⋅m
(정답률: 66%)
  • 외팔보의 고정단 O에서의 모멘트는 각 구간의 등분포하중에 의한 합력과 그 합력의 작용점에서 고정단까지의 거리를 곱한 값의 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $M = (w_1 \times L_1) \times (\frac{L_1}{2} + L_2) + (w_2 \times L_2) \times \frac{L_2}{2}$
    ② [숫자 대입] $M = (2 \times 2) \times (\frac{2}{2} + 2) + (1 \times 2) \times \frac{2}{2}$
    ③ [최종 결과] $M = 14\text{ kN}\cdot\text{m}$
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