9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2016-06-25)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2016-06-25 기출문제)

목록

1. 경도 시험 방법 중에서 압입자를 낙하시켰을 때 반발되어 튀어 올라오는 높이로 경도를 나타내는 방법은?

  1. 쇼어 경도(shore hardness)
  2. 비커스 경도(vickers hardness)
  3. 로크웰 경도(rockwell hardness)
  4. 브리넬 경도(brinell hardness)
(정답률: 93%)
  • 쇼어 경도는 압입자를 낙하시켰을 때 반발되어 튀어 올라오는 높이로 경도를 나타내는 방법입니다. 이는 고무나 플라스틱과 같은 유연한 재료의 경도 측정에 적합하며, 비커스 경도나 로크웰 경도, 브리넬 경도와 같은 다른 경도 시험 방법은 금속과 같은 경도가 높은 재료의 측정에 적합합니다.
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2. 연삭 숫돌바퀴(grinding wheel)를 고속으로 회전시켜 공작물의 가공면을 미세하게 연삭 가공할 때, 사용하는 연삭 숫돌바퀴에 대한 다음 설명으로 옳은 것은?

  1. 연삭 숫돌바퀴의 3요소는 숫돌입자, 조직, 결합제이다.
  2. 연삭 숫돌바퀴의 조직(structure)은 결합제의 분자구조 상태를 나타낸 것이다.
  3. “A 24 P 4 B”로 표시된 연삭 숫돌바퀴에서 P는 결합제를 나타낸 것이다.
  4. C계 숫돌바퀴는 주철, 황동 등 인장강도가 작은 재료의 연삭에 적합하다.
(정답률: 58%)
  • C계 숫돌바퀴는 인장강도가 작은 재료의 연삭에 적합하다. 이는 C계 숫돌바퀴의 결합제가 덜 단단하고 연마입자가 빠르게 떨어지기 때문에, 연마면에 덜한 압력을 가해 부드러운 재료의 연삭에 적합하다는 것을 의미한다.
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3. 다음 중 전기저항 용접법이 아닌 것은?

  1. 프로젝션 용접
  2. 심 용접
  3. 테르밋 용접
  4. 점 용접
(정답률: 87%)
  • 테르밋 용접은 전기를 사용하지 않는 화학적인 용접 방법으로, 알루미늄, 구리, 금속 등의 비철금속을 용접할 때 사용됩니다. 따라서 전기저항 용접법이 아닙니다.
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4. 헬륨(He)이나 아르곤(Ar)과 같이 고온에서 금속과 반응을 하지 않는 불활성 가스 중에서 아크를 발생시키는 용접법인 불활성 가스 아크용접에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 용접 가능한 판의 두께 범위가 크며, 용접능률이 높다.
  2. 용제를 사용하여 균일한 용접을 할 수 있다.
  3. 산화와 질화를 방지할 수 있다.
  4. 철금속뿐만 아니라 비철금속 용접이 가능하다.
(정답률: 70%)
  • 용제를 사용하여 균일한 용접을 할 수 있다는 것은 옳은 설명입니다. 용제는 용접 시에 용접부위를 보호하고, 용접구멍을 채우며, 용접부위의 미세조직을 개선하여 용접부위의 강도와 내식성을 향상시키는 역할을 합니다. 따라서 용제를 사용하면 용접부위의 균일성이 향상되어 용접의 품질이 좋아지게 됩니다.
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5. 표면경화 열처리 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 침탄법은 저탄소강을 침탄제 속에 파묻고 가열하여 재료 표면에 탄소가 함유되도록 한다.
  2. 청화법은 산소 아세틸렌 불꽃으로 강의 표면만을 가열하고 중심부는 가열되지 않게 하고 급랭시키는 방법이다.
  3. 질화법은 암모니아 가스 속에 강을 넣고 가열하여 강의 표면이 질소 성분을 함유하도록하여 경도를 높인다.
  4. 고주파경화법은 탄소강 주위에 코일 형상을 만든 후 탄소강 표면에 와전류를 발생시킨다.
(정답률: 68%)
  • 정답은 "침탄법은 저탄소강을 침탄제 속에 파묻고 가열하여 재료 표면에 탄소가 함유되도록 한다."입니다.

    청화법은 강의 표면을 가열하여 경도를 높이는 방법 중 하나이지만, 중심부는 가열되지 않게 하고 급랭시키는 방법은 가열 후 냉각하는 단계에서 이루어지는 것입니다. 따라서 청화법에 대한 설명은 옳습니다.

    반면에 침탄법은 저탄소강을 침탄제 속에 파묻고 가열하여 재료 표면에 탄소가 함유되도록 하는 방법입니다. 이 방법은 강의 표면을 가열하는 것이 아니라 소재 내부에서 탄소가 분산되도록 하는 것이 특징입니다.
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6. 다음 중 유압시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 넓은 범위의 무단변속이 가능하다.
  2. 과부하 방지 및 원격조정이 가능하다.
  3. 작은 동력으로 대동력 전달이 가능하며 전달 응답이 빠르다.
  4. 에너지 손실이 작고 소음, 진동이 발생하지 않는다.
(정답률: 77%)
  • 에너지 손실이 작고 소음, 진동이 발생하지 않는다는 설명은 옳은 것입니다. 유압시스템은 유체를 이용하여 동력을 전달하는 시스템으로, 유체의 특성상 에너지 손실이 적고 소음, 진동이 발생하지 않습니다. 이는 유체가 압축성이 있어 작은 동력으로도 대동력을 전달할 수 있고, 유체가 압축되면서 에너지가 손실되지 않기 때문입니다. 따라서 유압시스템은 대규모 기계 및 장비에서 많이 사용되며, 정밀한 제어가 필요한 분야에서도 활용됩니다.
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7. 각종 기계의 회전이나 동력을 전달하는 부분에 사용되는 기어(gear)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 모듈 m=4이고 잇수 Z1=30, Z2=45인 한 쌍의 평기어(spur gear)에서 두 축 사이의 중심거리는 300mm이다.
  2. 전위기어(profile shifted gear)는 표준기어에 비해 최소잇수를 적게 할 수 있다.
  3. 간섭이 일어나는 한 쌍의 기어를 회전시킬 때 발생하는 기어의 언더컷(under-cut)은 압력각이 클 때 발생하기 쉽다.
  4. 페이스(face)기어는 베벨기어의 축을 엇갈리게 한 것으로서, 자동차의 차동 기어장치의 감속기어로 사용된다.
(정답률: 66%)
  • 전위기어는 표준기어에 비해 압력각이 작아지므로 최소잇수를 적게 할 수 있습니다. 이는 기어의 크기를 줄이고, 더 경제적인 설계를 가능하게 합니다.
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8. 수차의 유효낙차가 15m이고 유량이 6m3/min일 때 수차의 최대 출력은 몇 마력[PS]인가? (단, 물의 비중량은 1000kgf/m3이다.)

  1. 20
  2. 50
  3. 88
  4. 100
(정답률: 50%)
  • 수력발전기의 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    출력 = 유효낙차 × 유량 × 중력가속도 × 효율 / 1000

    여기서 중력가속도는 9.81m/s2이다.

    효율은 수력발전기의 종류와 상태에 따라 다르지만, 일반적으로 80% ~ 90% 정도이다. 여기서는 효율을 80%로 가정하자.

    그러면, 출력 = 15 × 6 × 9.81 × 0.8 / 1000 = 0.70608 kW 이다.

    이를 마력[PS]로 환산하면, 0.70608 kW × 1.34 = 0.9477 PS 이다.

    따라서, 최대 출력은 약 0.95 PS이다. 보기에서 가장 가까운 값은 "20"이므로 정답은 "20"이다.

    하지만, 이 문제에서는 계산 실수가 있을 수 있으므로 정확한 값을 구하려면 계산을 다시 한 번 확인해야 한다.
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9. 비중이 가벼운 금속부터 차례로 나열된 것은?

  1. 마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄 - 니켈
  2. 알루미늄 - 니켈 - 티타늄 - 마그네슘
  3. 알루미늄 - 마그네슘 - 티타늄 - 니켈
  4. 니켈 - 마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄
(정답률: 88%)
  • 이 보기에서는 금속의 비중이 가벼운 순서대로 나열되어 있습니다. 마그네슘은 가장 가벼운 금속 중 하나이며, 알루미늄은 마그네슘보다 조금 무겁고, 티타늄은 알루미늄보다 더 무겁고, 니켈은 이 중에서 가장 무거운 금속 중 하나입니다. 따라서 "마그네슘 - 알루미늄 - 티타늄 - 니켈"이 정답입니다.
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10. 역카르노사이클로 작동하는 냉동기의 증발기 온도가 250K, 응축기 온도가 350K일 때 냉동사이클의 성적계수는 얼마인가?

  1. 0.25
  2. 0.4
  3. 2.5
  4. 3.5
(정답률: 60%)
  • 냉동기의 성적계수는 냉동기가 제공하는 냉기 양과 필요한 일을 하는 데 필요한 열의 비율을 나타내는 값입니다. 역카르노사이클은 가장 효율적인 열기계 사이클이므로, 냉동기의 성적계수는 역카르노사이클의 성능에 근접합니다.

    냉동기의 증발기 온도가 250K이므로, 증발기에서 제공되는 냉기 양은 250K에서의 엔탈피와 350K에서의 엔탈피 차이에 비례합니다. 응축기에서 필요한 열의 양은 응축기 온도가 350K이므로, 350K에서의 엔탈피와 250K에서의 엔탈피 차이에 비례합니다.

    따라서, 냉동기의 성적계수는 (250K에서의 엔탈피와 350K에서의 엔탈피 차이) / (350K에서의 엔탈피와 250K에서의 엔탈피 차이)로 계산됩니다. 이 값은 2.5이므로, 정답은 "2.5"입니다.
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11. 다음 중 금속의 결정 구조를 올바르게 연결한 것은?

  1. 알루미늄(Al) - 체심입방격자
  2. 금(Au) - 조밀육방격자
  3. 크롬(Cr) - 체심입방격자
  4. 마그네슘(Mg) - 면심입방격자
(정답률: 80%)
  • 정답은 "크롬(Cr) - 체심입방격자"입니다. 크롬은 체심입방격자 구조를 가지고 있습니다. 이는 크롬의 결정 구조가 각각의 크롬 원자가 8개의 이웃 원자와 균일하게 분포하여 이루어진 입방 격자 구조를 가지고 있기 때문입니다. 이러한 구조는 크롬의 물리적 성질과 화학적 성질에 영향을 미치며, 예를 들어 크롬은 내식성이 뛰어나고, 강도와 경도가 높은 금속으로 알려져 있습니다.
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12. 다음 중 금속을 연성이 큰 순서대로 나열한 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 전항 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. Al > Au > Cu > Fe > Pt
  2. Au > Al > Cu > Pt > Fe
  3. Au > Cu > Al > Pt > Fe
  4. Au > Al > Fe > Pt > Cu
(정답률: 86%)
  • 1. Al > Au > Cu > Fe > Pt
    - 연성이란 금속이 얼마나 늘어나는지를 나타내는 성질이다.
    - 연성이 큰 금속은 늘어나는 정도가 크기 때문에 연성이 작은 금속보다 더 많은 변형을 견딜 수 있다.
    - Al은 비교적 가벼운 금속이기 때문에 높은 연성을 가지며, Au는 전기전도성이 높은 금속으로 연성도 높다.
    - Cu는 전기전도성과 열전도성이 높은 금속으로 연성도 높다.
    - Fe는 상대적으로 연성이 낮은 금속이지만, Pt는 비교적 높은 인장강도를 가지지만 연성은 낮다.
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13. 다음 중 산소-아세틸렌 용접을 통해 스테인리스강을 용접할 때, 적절한 산소와 아세틸렌의 비율(산소 : 아세틸렌)은?

  1. 2.0 : 1
  2. 1.5 : 1
  3. 1.1 : 1
  4. 0.9 : 1
(정답률: 61%)
  • 정답: 0.9 : 1

    산소-아세틸렌 용접은 높은 온도에서 용융된 금속을 용접하는 방법으로, 산소와 아세틸렌을 혼합하여 사용합니다. 이때, 산소와 아세틸렌의 비율은 용접할 금속의 종류와 두께에 따라 다르게 결정됩니다.

    스테인리스강은 크롬 함량이 높은 합금강으로, 용접 시에는 산화막이 생성되어 용접이 어렵습니다. 따라서 산소-아세틸렌 용접 시에는 산소와 아세틸렌의 비율을 조절하여 산화막을 최소화하고 용접을 원활하게 진행할 수 있습니다.

    스테인리스강의 경우, 산소와 아세틸렌의 비율은 0.9 : 1 정도가 적절합니다. 이는 산화막을 최소화하면서도 충분한 열을 발생시켜 용접을 원활하게 진행할 수 있기 때문입니다. 따라서 정답은 0.9 : 1 입니다.
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14. 인장강도란 무엇인가?

  1. 최대 항복응력
  2. 최대 공칭응력
  3. 최대 진응력
  4. 최대 전단응력
(정답률: 60%)
  • 인장강도는 재료가 인장하면서 얼마나 많은 응력을 견딜 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 이 중에서 "최대 공칭응력"이 정답인 이유는, 공칭응력이란 재료가 견딜 수 있는 최대 응력을 의미하기 때문입니다. 따라서 최대 공칭응력은 재료가 인장하면서 견딜 수 있는 최대 응력을 나타내는 것입니다.
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15. 아래 그림은 오토사이클의 T-S 선도를 나타낸다. 열효율을 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 69%)
  • T-S 선도에서 열효율은 T1과 T2 사이의 직선 거리를 L1, L2 사이의 직선 거리로 나눈 값이다. 따라서 L1이 가장 길고 L2가 가장 짧으므로, 열효율이 가장 높은 것은 "" 이다.
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16. 축(세로)방향 단면적 A의 물체에 인장하중을 가하였을 때, 인장방향 변형률이 ε이면 단면적의 변화량은? (단, 이 물체의 포아송의 비는 0.5이다.)

  1. εA
  2. 2εA
  3. 3εA
  4. 4εA
(정답률: 46%)
  • 포아송의 비가 0.5이므로, 인장방향의 변형률 ε이면 수평방향으로의 변형률은 -0.5ε이다. 이 때, 수평방향으로의 변형률은 단면적의 변화량에 비례하므로, 단면적의 변화량은 -0.5εA이다. 하지만 인장하중을 가하면 물체는 수평방향으로 약간 확장되므로, 단면적의 변화량은 -0.5εA에 양수 상수를 곱한 값이 된다. 따라서 단면적의 변화량은 εA이다.
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17. 기계요소 제작 시, 측정 정밀도가 우수한 삼침법(three wire method)과 오버핀법(over pin method)의 적용 범위로 옳은 것은?

  1. 삼침법: 수나사의 피치 측정, 오버핀법: 기어의 이두께 측정
  2. 삼침법: 수나사의 피치 측정, 오버핀법: 기어의 압력각 측정
  3. 삼침법: 수나사의 유효지름 측정, 오버핀법: 기어의 이두께 측정
  4. 삼침법: 수나사의 유효지름 측정, 오버핀법: 기어의 압력각 측정
(정답률: 90%)
  • 삼침법은 수나사의 유효지름을 측정하는 방법으로, 측정 정밀도가 높아서 작은 차이도 정확하게 측정할 수 있습니다. 오버핀법은 기어의 이두께를 측정하는 방법으로, 기어의 이두께는 기계요소 제작에서 중요한 요소 중 하나이기 때문에 오버핀법이 적용 범위가 넓습니다. 따라서 정답은 "삼침법: 수나사의 유효지름 측정, 오버핀법: 기어의 이두께 측정"입니다.
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18. [N2O2P] 호칭번호를 갖는 구름베어링에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 안지름 17mm
  2. 초정밀급
  3. 특별경하중형
  4. 원통롤러형
(정답률: 64%)
  • [N2O2P] 호칭번호를 갖는 구름베어링은 원통롤러형입니다. 이는 구름베어링의 구조 중 하나로, 원통 모양의 롤러를 사용하여 하중을 지지하는 방식입니다. 이 구조는 높은 하중과 경부하에 대한 내구성이 뛰어나며, 회전 운동에도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 따라서, "특별경하중형"이라는 특징과 함께 사용되는 것이 일반적입니다.
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19. 나무토막의 절반이 물에 잠긴 채 떠 있다. 이 나무토막에 작용하는 부력과 중력에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 부력에 비해 중력의 크기가 더 크다.
  2. 중력에 비해 부력의 크기가 더 크다.
  3. 부력과 중력의 크기가 같다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 80%)
  • 부력은 물에 잠긴 물체의 체적에 비례하며, 이 나무토막의 체적의 절반이 물에 잠겨 있으므로 부력과 중력의 크기가 같다. 즉, 나무토막은 물 위에 떠 있을 수 있는 상태인 평형 상태에 있다.
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20. 웨버수(Weber number)의 정의와 표면장력의 차원으로 옳은 것은? (단, 질량 M, 길이 L, 시간 T)

  1. 관성력/표면장력, 표면장력=[MT-2]
  2. 점성력/표면장력, 표면장력=[MT-2]
  3. 관성력/표면장력, 표면장력=[MLT-2]
  4. 점성력/표면장력, 표면장력=[MLT-2]
(정답률: 54%)
  • 정답은 "관성력/표면장력, 표면장력=[MT-2]"입니다.

    웨버수는 관성력과 표면장력의 상대적 크기를 나타내는 비례 상수입니다. 관성력은 질량과 가속도에 비례하며, 표면장력은 길이와 시간에 비례합니다. 따라서 웨버수는 [MLT-2]/[MT-2] = [T]의 차원을 가지게 됩니다.

    하지만 웨버수는 관성력과 표면장력의 상대적 크기를 비교하는 것이므로, 차원 분석에서는 관성력을 표면장력으로 나누어주어서 차원이 없는 비례 상수로 만들어줍니다. 따라서 웨버수의 차원은 [관성력/표면장력]이 되며, 표면장력의 차원은 [MT-2]가 됩니다.
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