9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2017-06-24)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 2017-06-24 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2017-06-24 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 축은 절삭하지 않고 보스(boss)에만 홈을 파서 마찰력으로 고정시키는 키(key)로서, 축의 임의 부분에 설치가 가능한 키는?

  1. 묻힘 키(sunk key)
  2. 평 키(flat key)
  3. 반달 키(woodruff key)
  4. 안장 키(saddle key)
(정답률: 75%)
  • 안장 키(saddle key)는 축을 깎지 않고 보스 부분에만 홈을 파서 마찰력으로 고정하는 방식이므로, 축의 어느 위치든 설치가 가능하다는 특징이 있습니다.
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2. 회전수 4,000rpm에서 최대 토크가 70kgf⋅m로 계측된 축의 축마력으로 가장 근접한 값은?

  1. 195.53PS
  2. 297.23PS
  3. 391.06PS
  4. 401.23PS
(정답률: 58%)
  • 축의 회전수와 토크를 이용하여 축마력을 구하는 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{T \times N}{716200}$ (마력 = 토크 $\times$ 회전수 / 716200)
    ② [숫자 대입] $H = \frac{70 \times 1000 \times 4000}{716200}$
    ③ [최종 결과] $H = 390.95$ (가장 근접한 값은 391.06PS)
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3. 그림은 마이크로미터의 측정 눈금을 나타낸 것이다. 측정값은?

  1. 1.35mm
  2. 1.85mm
  3. 7.35mm
  4. 7.80mm
(정답률: 86%)
  • 마이크로미터의 슬리브 눈금과 심블 눈금을 합산하여 측정값을 읽습니다.

    슬리브의 주 눈금 $7\text{mm}$와 보조 눈금 $0.5\text{mm}$, 그리고 심블의 눈금 $0.30\text{mm}$를 모두 더하면 $7 + 0.5 + 0.30 = 7.80\text{mm}$가 됩니다.
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4. 발전용량이 100MW이고 천연가스를 연료로 사용하는 발전소에서 보일러는 527℃에서 운전되고 응축기에서는 27℃로 폐열을 배출한다. 카르노 효율 개념으로 계산한 보일러의 초당 연료 소비량은? (단, 천연가스의 연소열은 20MJ/kg이다.)

  1. 8kg/s
  2. 16kg/s
  3. 48kg/s
  4. 60kg/s
(정답률: 54%)
  • 카르노 효율을 통해 필요한 열량을 구한 뒤, 연료의 연소열로 나누어 초당 연료 소비량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\dot{m} = \frac{P}{\eta \times Q}$
    ② [숫자 대입] $\dot{m} = \frac{100 \times 10^{6}}{\frac{554-300}{554} \times 20 \times 10^{6}}$
    ③ [최종 결과] $\dot{m} = 8$
    단, 온도는 절대온도 $K$로 환산하여 $T_{high} = 527+273 = 554\text{K}$, $T_{low} = 27+273 = 300\text{K}$ 입니다.
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5. 타이어의 외경이 0.6m인 자동차가 36km/h의 속도로 달리고 있다. 다음 중 타이어의 회전 각속도는? (단, 타이어는 강체로 가정한다.)

  1. 4rps
  2. (100/3)rad/s
  3. 120rad/s
  4. 360rpm
(정답률: 64%)
  • 자동차 타이어의 선속도와 각속도의 관계식을 이용하여 회전 각속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\omega = \frac{v}{r}$
    ② [숫자 대입] $\omega = \frac{10}{\text{0.3}}$
    ③ [최종 결과] $\omega = \frac{100}{3}$
    단, 속도 $v = 36\text{km/h} = 10\text{m/s}$이고 반지름 $r = 0.6\text{m} / 2 = 0.3\text{m}$ 입니다.
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6. 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 공구에 진동을 주고, 공작물과 공구 사이에 연마입자를 넣어 공작물을 정밀하게 다듬질하는 가공방법은?

  1. 초음파가공
  2. 방전가공
  3. 전해연마
  4. 숏 피닝(shot peening)
(정답률: 77%)
  • 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하여 연마입자를 통해 공작물을 정밀하게 다듬는 가공 방식은 초음파가공의 핵심 원리입니다.
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7. 다음 중 펌프 내 캐비테이션에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀 때 발생한다.
  2. 물속의 어느 부분의 정압이 그 때의 물의 온도에 해당하는 증기압력 이상일 때 부분적으로 증기가 발생하는 현상이다.
  3. 펌프에 물이 저속으로 유량이 감소할 때 펌프 입구에서 발생한다.
  4. 양정곡선은 저하되나 효율곡선은 상승된다.
(정답률: 48%)
  • 캐비테이션은 펌프 흡입측의 압력이 액체의 포화증기압보다 낮아질 때 발생하며, 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀어 흡입 양정이 커지면 발생 가능성이 높아집니다.

    오답 노트
    증기압력 이상일 때: 증기압력보다 낮을 때 발생합니다.
    저속으로 유량이 감소할 때: 유속이 너무 빨라 압력이 급격히 낮아질 때 발생합니다.
    효율곡선은 상승: 양정과 효율 모두 저하됩니다.
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8. 다음 중 내연기관의 실린더 내에서 형성되는 압축비를 가장 잘 설명하는 것은?

  1. 행정체적과 간극체적의 합을 간극체적으로 나눈 값
  2. 행정체적을 간극체적으로 나눈 값
  3. 행정체적과 간극체적의 합을 행정체적으로 나눈 값
  4. 간극체적을 행정체적으로 나눈 값
(정답률: 65%)
  • 압축비는 피스톤이 하사점(BDC)에 있을 때의 전체 체적(행정체적 + 간극체적)을 피스톤이 상사점(TDC)에 있을 때의 연소실 체적(간극체적)으로 나눈 비율을 의미합니다.
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9. 균일 분포하중 ω=10N/mm가 전 길이에 작용할 때, 길이 50cm인 단순지지보에 생기는 최대 전단력은?

  1. 0.25kN
  2. 2.5kN
  3. 25kN
  4. 250kN
(정답률: 69%)
  • 단순지지보에 균일 분포하중이 작용할 때, 최대 전단력은 지점 반력과 같으며 전체 하중의 절반이 됩니다.
    ① [기본 공식] $V_{max} = \frac{\omega L}{2}$
    ② [숫자 대입] $V_{max} = \frac{10 \times 500}{2}$
    ③ [최종 결과] $V_{max} = 2500 N = 2.5 kN$
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10. 유리 바깥쪽 온도가 안쪽보다 3℃ 낮을 때, 가로 세로가 각각 1m, 2m이고 두께가 2mm인 유리를 통하여 1초당 바깥쪽으로 손실되는 열량은? (단, 유리의 열전도도는 0.8W/(m⋅℃)이다.)

  1. 2,350J
  2. 2,400J
  3. 2,450J
  4. 2,500J
(정답률: 74%)
  • 열전도 법칙에 따라 열량은 열전도도, 면적, 온도차에 비례하고 두께에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{k \times A \times \Delta T \times t}{d}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{0.8 \times (1 \times 2) \times 3 \times 1}{0.002}$
    ③ [최종 결과] $Q = 2400$
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11. 그림은 지름이 d1=50mm와 d2=100mm인 실린더 피스톤에 유압이 작용하는 시스템을 나타낸 것이다. 작은 피스톤을 누르는 힘이 F1=25kN일 때 큰 피스톤을 밀어 올리는 힘(F2)은?

  1. 100kN
  2. 200kN
  3. 300kN
  4. 400kN
(정답률: 79%)
  • 파스칼의 원리에 따라 밀폐된 유체 내의 압력은 모든 지점에서 동일하므로, 두 피스톤의 면적비와 힘의 크기는 비례합니다.
    ① [기본 공식] $F_{2} = F_{1} \times \frac{d_{2}^{2}}{d_{1}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $F_{2} = 25 \times \frac{100^{2}}{50^{2}}$
    ③ [최종 결과] $F_{2} = 100$
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12. 정반 위에 올려놓고 공작물에 평행선을 긋는 데에 사용하거나, 선반 작업 시 공작물의 중심을 맞출 때 사용하는 공구는?

  1. 디바이더(divider)
  2. 서피스게이지(surface gauge)
  3. 펀치(punch)
  4. 스크루 잭(screw jack)
(정답률: 86%)
  • 서피스게이지(surface gauge)는 정반 위에서 공작물에 평행선을 긋거나, 선반 작업 시 공작물의 중심 높이를 맞추는 데 사용하는 정밀 측정 공구입니다.
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13. 두 열원으로 구성되는 사이클 중에서 열효율이 최대인 카르노 사이클로 작동되는 열기관이 고온체에서 200kJ의 열을 받아들인다. 이 기관의 열효율이 30%라면 방출되는 열량은?

  1. 30kJ
  2. 60kJ
  3. 70kJ
  4. 140kJ
(정답률: 66%)
  • 열효율은 공급된 열량 중 실제로 일로 변환된 비율을 의미하며, 공급 열량에서 방출 열량을 뺀 값이 일의 양이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}}$
    ② [숫자 대입] $0.3 = \frac{200 - Q_{2}}{200}$
    ③ [최종 결과] $Q_{2} = 140 \text{ kJ}$
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14. 비철금속인 구리, 아연, 알루미늄, 황동의 특성에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 구리는 열과 전기의 전도율은 좋으나 기계적 강도가 낮다.
  2. 황동은 구리와 아연의 합금이며 주조와 압연이 용이하다.
  3. 아연은 비중이 2.7 정도로 알루미늄보다 가벼우며, 매우 연한 성질을 가지고 있다.
  4. 알루미늄은 공기나 물속에서 표면에 얇은 산화피막을 형성할 때 내부식성이 우수하다.
(정답률: 84%)
  • 아연의 비중은 약 $7.14$로, 비중이 약 $2.7$인 알루미늄보다 훨씬 무겁습니다.

    오답 노트
    구리: 전도율은 높으나 강도가 낮은 특성이 맞음
    황동: 구리와 아연의 합금으로 가공성이 좋음
    알루미늄: 산화피막 형성으로 내부식성이 뛰어남
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15. 가스터빈의 기본 사이클로 옳은 것은?

  1. 랭킨 사이클(Rankine cycle)
  2. 오토 사이클(Otto cycle)
  3. 브레이튼 사이클(Brayton cycle)
  4. 카르노 사이클(Carnot cycle)
(정답률: 60%)
  • 가스터빈은 단열 압축, 등압 가열, 단열 팽창, 등압 방열 과정으로 이루어진 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 기본으로 작동합니다.

    오답 노트
    랭킨 사이클: 증기 터빈의 기본 사이클
    오토 사이클: 가솔린 엔진의 기본 사이클
    카르노 사이클: 이론적인 최대 효율의 가역 사이클
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16. 유체를 매개로 하여 동력을 전달하는 장치로 유체를 가득 채운 케이싱 내부에 임펠라(impeller)를 서로 마주보게 세워두고 회전력을 전달하는 장치는?

  1. 축압기
  2. 체크 밸브
  3. 유체 커플링
  4. 유압 실린더
(정답률: 77%)
  • 유체 커플링은 케이싱 내부에 마주 보는 두 개의 임펠러를 설치하여, 유체의 운동 에너지를 통해 동력을 전달하는 장치입니다.
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17. 재료의 조직 경도 크기를 큰 순서대로 나열한 것은?

  1. 시멘타이트 ＞ 오스테나이트 ＞ 페라이트 ＞ 펄라이트
  2. 오스테나이트 ＞ 시멘타이트 ＞ 페라이트 ＞ 펄라이트
  3. 시멘타이트 ＞ 펄라이트 ＞ 오스테나이트 ＞ 페라이트
  4. 펄라이트 ＞ 오스테나이트 ＞ 페라이트 ＞ 시멘타이트
(정답률: 80%)
  • 강철의 조직 경도는 탄소 함유량과 구조에 따라 결정되며, 시멘타이트가 가장 단단하고 페라이트가 가장 무릅니다.
    경도 순서: 시멘타이트 $\text{ } > \text{ }$ 펄라이트 $\text{ } > \text{ }$ 오스테나이트 $\text{ } > \text{ }$ 페라이트
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18. 밀링 머신의 상향절삭에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 칩이 잘 빠져나오지 않아 절삭에 방해가 된다.
  2. 커터의 회전방향과 공작물의 이송방향이 같다.
  3. 백래시(backlash) 제거장치가 필요하다.
  4. 하향절삭에 비해 커터의 수명이 짧고 동력 소비가 크다.
(정답률: 73%)
  • 상향절삭은 커터의 회전방향과 공작물의 이송방향이 반대이며, 절삭 저항이 커서 하향절삭에 비해 커터의 수명이 짧고 동력 소비가 큽니다.

    오답 노트
    칩이 잘 빠져나오지 않아 절삭에 방해가 된다: 칩 배출이 용이함
    커터의 회전방향과 공작물의 이송방향이 같다: 반대 방향임
    백래시(backlash) 제거장치가 필요하다: 하향절삭 시 필요함
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19. 환봉모양의 구리합금 전극 사이에 모재를 겹쳐 놓고 전극으로 가압하면서 전류를 통할 때 발생하는 저항열로 접촉 부위를 국부적으로 가압하여 접합하는 방법으로 자동차, 가전제품 등 얇은 판의 접합에 사용되는 용접법은?

  1. 맞대기 용접(butt welding)
  2. 점 용접(spot welding)
  3. 심 용접(seam welding)
  4. 프로젝션 용접(projection welding)
(정답률: 55%)
  • 전극으로 가압하며 저항열을 이용해 국부적으로 접합하는 점 용접(spot welding)은 자동차나 가전제품의 얇은 판재를 접합할 때 가장 널리 사용되는 저항 용접법입니다.
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20. 주형틀에 있는 왁스 원형 모델을 유출시켜 만든 주형을 이용한 주조 방법으로, 기계가공이 곤란한 경질합금, 밀링커터 및 가스터빈 블레이드 등을 제작할 때 사용하는 주조법은?

  1. 다이 캐스팅(die-casting)
  2. CO2법(CO2 process)
  3. 셸 몰드법(shell molding)
  4. 인베스트먼트법(investment process)
(정답률: 82%)
  • 왁스 모델을 사용하여 정밀한 주형을 만드는 인베스트먼트법(investment process)은 복잡한 형상이나 기계가공이 어려운 경질합금, 가스터빈 블레이드 제작에 최적화된 정밀 주조법입니다.
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