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

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 2016-06-25 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2016-06-25 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

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: 95%)
  • 쇼어 경도(shore hardness)는 다이아몬드 압입자를 특정 높이에서 낙하시켰을 때, 시편의 경도에 따라 반발되어 튀어 오르는 높이를 측정하여 경도를 결정하는 방법입니다.
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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: 59%)
  • C계(녹색) 숫돌바퀴는 결합력이 약해 칩 배출이 용이하므로, 주철이나 황동과 같이 인장강도가 작은 재료의 연삭에 적합합니다.

    오답 노트
    연삭 숫돌의 3요소: 입자, 조직, 결합제(결합제는 결합제의 종류를 의미함)
    조직: 입자와 결합제의 배치 밀도(간격)를 의미함
    P의 의미: 숫돌의 조직(Structure)을 나타냄
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3. 다음 중 전기저항 용접법이 아닌 것은?

  1. 프로젝션 용접
  2. 심 용접
  3. 테르밋 용접
  4. 점 용접
(정답률: 90%)
  • 테르밋 용접은 알루미늄과 산화철의 화학 반응열을 이용하는 화학 용접법이며, 전기저항 용접(점, 심, 프로젝션 용접 등)과는 원리가 완전히 다릅니다.
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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: 62%)
  • 불활성 가스 아크용접(TIG, MIG)은 불활성 가스를 사용하여 용접부를 보호하는 방식이며, 용제를 사용하는 방식은 서브머지드 아크 용접(SAW)의 특징입니다.
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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: 69%)
  • 산소 아세틸렌 불꽃으로 표면만 가열 후 급랭시키는 방법은 청화법이 아니라 표면경화법 중 하나인 화염경화법에 대한 설명입니다.
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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: 74%)
  • 유압시스템은 작동유의 점성에 의한 마찰 손실이 발생하며, 펌프와 밸브 작동 시 소음과 진동이 필연적으로 수반됩니다.
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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: 68%)
  • 전위기어는 기어의 치형을 중심선에서 이동시켜 제작하므로, 표준기어에서 발생하는 언더컷을 방지할 수 있어 최소 잇수를 더 적게 설계할 수 있습니다.

    오답 노트
    모듈 $m=4$, 잇수 $Z_1=30, Z_2=45$일 때 중심거리는 $150\text{mm}$이므로 $300\text{mm}$는 틀림
    언더컷은 압력각이 작을 때 발생하기 쉬움
    페이스기어는 베벨기어의 일종이나 차동 기어장치 감속기어 설명은 부적절함
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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: 53%)
  • 수차의 출력은 물의 비중량, 유량, 유효낙차의 곱을 마력 환산 계수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\gamma \times Q \times h}{75}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{1000 \times (6 / 60) \times 15}{75}$
    ③ [최종 결과] $P = 20$
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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: 86%)
  • 금속의 비중은 원자 번호와 밀도에 따라 다르며, 제시된 금속 중 가벼운 순서는 마그네슘 < 알루미늄 < 티타늄 < 니켈 순입니다.
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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: 63%)
  • 역카르노사이클 냉동기의 성적계수(COP)는 저온부 온도와 두 온도 차이의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $COP = \frac{T_L}{T_H - T_L}$
    ② [숫자 대입] $COP = \frac{250}{350 - 250}$
    ③ [최종 결과] $COP = 2.5$
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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: 83%)
  • 금속의 결정 구조는 원자 배열 방식에 따라 구분됩니다. 크롬(Cr)은 원자가 입방체의 중심과 각 꼭짓점에 위치하는 체심입방격자 구조를 가집니다.

    오답 노트
    알루미늄(Al): 면심입방격자
    금(Au): 면심입방격자
    마그네슘(Mg): 조밀육방격자
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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: 88%)
  • 금속의 연성은 재료가 파괴되지 않고 늘어나는 성질을 말하며, 일반적으로 Al > Au > Cu > Fe > Pt 순으로 연성이 큽니다.
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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: 68%)
  • 스테인리스강의 산소-아세틸렌 용접 시, 산소보다 아세틸렌의 비율을 약간 높게 설정한 중성염 또는 환원성 불꽃을 사용하여 산화를 방지합니다. 따라서 적절한 비율은 0.9 : 1입니다.
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14. 인장강도란 무엇인가?

  1. 최대 항복응력
  2. 최대 공칭응력
  3. 최대 진응력
  4. 최대 전단응력
(정답률: 66%)
  • 인장강도는 재료가 파괴되기 전까지 견딜 수 있는 최대 응력을 의미하며, 이는 시편의 초기 단면적을 기준으로 계산한 최대 공칭응력을 말합니다.
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15. 아래 그림은 오토사이클의 T-S 선도를 나타낸다. 열효율을 바르게 나타낸 것은?

(정답률: 71%)
  • 오토사이클의 T-S 선도에서 열효율 $\eta$는 $1 - \frac{\text{방출열}}{\text{흡수열}}$의 관계로 정의됩니다. 주어진 선도에서 흡수열은 $T_3 - T_2$ 구간, 방출열은 $T_4 - T_1$ 구간의 온도차에 비례하므로 이를 공식에 대입합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = 1 - \frac{T_4 - T_1}{T_3 - T_2}$
    ② [숫자 대입] $\eta = 1 - \frac{T_4 - T_1}{T_3 - T_2}$
    ③ [최종 결과]
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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: 47%)
  • 포아송의 비 $\nu$를 이용하여 인장 변형 시 단면적 변화량을 구하는 문제입니다. 인장 변형률 $\epsilon$에 따른 단면적 변화율 $\frac{\Delta A}{A}$는 $2 \times \nu \times \epsilon$으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $\Delta A = 2 \nu \epsilon A$
    ② [숫자 대입] $\Delta A = 2 \times 0.5 \times \epsilon \times A$
    ③ [최종 결과] $\Delta A = \epsilon A$
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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: 80%)
  • 삼침법은 세 개의 정밀한 핀을 사용하여 수나사의 유효지름을 정밀하게 측정하는 방법이며, 오버핀법은 핀을 사용하여 기어의 이두께를 측정하는 대표적인 방법입니다.
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18. [N2O2P] 호칭번호를 갖는 구름베어링에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 안지름 17mm
  2. 초정밀급
  3. 특별경하중형
  4. 원통롤러형
(정답률: 66%)
  • 구름베어링 호칭번호에서 'N'은 원통롤러형(Cylindrical roller) 베어링을 의미합니다.
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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%)
  • 물체가 액체에 잠긴 채 정지해 떠 있다는 것은 알짜힘이 0인 평형 상태임을 의미합니다. 따라서 위쪽으로 작용하는 부력과 아래쪽으로 작용하는 중력의 크기가 서로 같아야 합니다.
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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: 48%)
  • 웨버수(Weber number)는 유체 흐름에서 관성력과 표면장력의 비를 나타내는 무차원 수입니다. 표면장력의 차원은 단위 길이당 힘($F/L$)이므로, 힘의 차원 $[MLT^{-2}]$를 길이 $[L]$로 나누어 $[MT^{-2}]$가 됩니다.
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