9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2018-03-24)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 2018-03-24 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2018-03-24 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 담금질 강의 냉각조건에 따른 변화 조직에 해당하지 않는 것은?

  1. 시멘타이트
  2. 트루스타이트
  3. 소르바이트
  4. 마텐자이트
(정답률: 80%)
  • 담금질 강의 냉각 속도에 따라 형성되는 조직에는 마텐자이트, 트루스타이트, 소르바이트, 베이나이트 등이 있습니다.

    오답 노트
    시멘타이트: 냉각 조건에 따른 변태 조직이 아니라 철-탄소 합금의 화합물 조직입니다.
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2. 판의 두께 16mm, 리벳의 지름 16mm, 리벳의 구멍지름 17mm, 피치 64mm인 1줄 리벳 겹치기 이음에서 판의 효율은?

  1. 70.5%
  2. 71.7%
  3. 73.4%
  4. 75.0%
(정답률: 53%)
  • 리벳 이음의 효율은 피치 내에서 판의 원래 강도 대비 리벳의 전단 강도나 판의 인장 강도 중 작은 값의 비율로 계산합니다. 여기서는 판의 인장 강도와 리벳의 전단 강도를 비교하여 효율을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{d \times \tau}{p \times t \times \sigma}$ (단, 전단강도 $\tau$와 인장강도 $\sigma$의 비가 동일하다고 가정할 때, 단면적 비율로 계산)
    실제 효율 계산식: $\eta = \frac{(p-d) \times t}{p \times t} \times 100$ 또는 전단면적 기준 $$\eta = \frac{d \times \tau}{p \times t \times \sigma} \times 100$$
    본 문제의 조건(판 두께 $t=16$, 구멍지름 $d=17$, 피치 $p=64$)을 적용한 인장 효율 기준:
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{64-17}{64} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta = 73.4$
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3. 큐폴라(cupola)의 용량에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 1회에 용해할 수 있는 구리의 무게를 kg으로 표시한다.
  2. 1시간에 용해할 수 있는 구리의 무게를 kg으로 표시한다.
  3. 1회에 용해할 수 있는 쇳물의 무게를 ton으로 표시한다.
  4. 1시간에 용해할 수 있는 쇳물의 무게를 ton으로 표시한다.
(정답률: 63%)
  • 큐폴라의 용량은 단위 시간당 생산 능력을 나타내는 지표로, 1시간에 용해할 수 있는 쇳물의 무게를 ton 단위로 표시합니다.
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4. 원형 소재의 테이퍼 절삭에 가장 적합한 공작기계는?

  1. 선반
  2. 밀링 머신
  3. 보링 머신
  4. 드릴링 머신
(정답률: 87%)
  • 선반은 공작물을 회전시키고 바이트를 이동시켜 가공하는 기계로, 심압대를 이용하거나 복식 공구대를 사용하여 원형 소재의 테이퍼(경사) 절삭을 수행하는 데 가장 적합합니다.
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5. 4행정 사이클 기관에서 2사이클을 진행하면 크랭크축은 몇 회전 하는가?

  1. 2회전
  2. 4회전
  3. 6회전
  4. 8회전
(정답률: 75%)
  • 4행정 사이클 기관은 1사이클(흡입-압축-폭발-배기)을 완료하는 데 크랭크축이 2회전 합니다. 따라서 2사이클을 진행하면 총 4회전 하게 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{총 회전수} = \text{사이클 수} \times 2$
    ② [숫자 대입] $\text{총 회전수} = 2 \times 2$
    ③ [최종 결과] $\text{총 회전수} = 4$
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6. 유니파이 보통나사에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 산의 각도 55°- 기밀유지용 나사
  2. 산의 각도 60°- 기호 UNC
  3. 산의 각도 55°- 1인치 내 산의 수로 표시
  4. 산의 각도 60°- 미터 단위 표시
(정답률: 69%)
  • 유니파이 보통나사(UNC)는 미국 표준 나사로, 산의 각도가 $60^{\circ}$이며 인치 단위를 사용하고 기호로 UNC를 사용합니다.

    오답 노트
    산의 각도 $55^{\circ}$: 유니파이 나사가 아닌 관용 나사 등의 특징임
    미터 단위 표시: 유니파이 나사는 인치 단위를 사용함
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7. 전단금형에서 펀치와 다이의 틈새가 작을 경우 발생하는 현상에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 금형의 파손 가능성이 적다.
  2. 전단날의 마모가 적다.
  3. 파단면의 각도가 커진다.
  4. 제품의 정도가 향상된다.
(정답률: 46%)
  • 전단금형에서 펀치와 다이 사이의 틈새(Clearance)가 작을수록 전단면의 품질이 좋아지고 치수 정밀도가 높아져 제품의 정도가 향상됩니다.

    오답 노트
    금형의 파손 가능성: 틈새가 작으면 부하가 증가하여 파손 가능성이 커짐
    전단날의 마모: 마찰 증가로 인해 마모가 심해짐
    파단면의 각도: 틈새가 작을수록 파단면의 각도가 작아짐
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8. 공작기계인 선반의 구조에서 공구대를 포함하는 부분은?

  1. 왕복대
  2. 심압대
  3. 주축대
  4. 베드
(정답률: 65%)
  • 선반의 왕복대는 베드 위를 이동하며 공구대를 지지하고, 공구대의 이송을 통해 실제 절삭 가공이 이루어지게 하는 핵심 부분입니다.
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9. 회전수 400rpm, 이송량 2mm/rev로 120mm 길이의 공작물을 선삭가공할 때 걸리는 가공 시간은?

  1. 7초
  2. 9초
  3. 11초
  4. 13초
(정답률: 80%)
  • 선삭 가공 시간은 공작물의 길이를 (회전수 $\times$이송량)으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T = \frac{L}{N \times f}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T = \frac{120}{400 \times 2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 0.15 \text{ min} = 9 \text{ s}$$
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10. 진원도를 측정하는 방법 중 측정한 도형을 n등분하여 구한 평균원의 중심을 기준으로 외접원과 내접원의 반경 차를 진원도로 결정하는 방법은?

  1. 최소 영역중심법
  2. 최소 외접원중심법
  3. 최대 내접원중심법
  4. 최소 자승중심법
(정답률: 44%)
  • 측정된 도형을 n등분하여 평균원의 중심을 구하고, 이를 기준으로 외접원과 내접원의 반경 차이를 통해 진원도를 결정하는 방식은 최소 자승중심법의 핵심 원리입니다.
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11. 재료의 재결정온도보다 높은 온도에서 가공하는 열간가공의 특징으로 가장 옳은 것은?

  1. 치수정밀도 저하
  2. 큰 변형응력 요구
  3. 정밀한 치수
  4. 가공경화로 인한 강도 상승
(정답률: 78%)
  • 열간가공은 재결정온도 이상에서 수행되므로 가공경화가 일어나지 않아 변형 응력이 작고 큰 변형이 가능하지만, 가공 후 냉각 과정에서 수축이나 산화 피막 형성으로 인해 치수 정밀도가 저하되는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    큰 변형응력 요구: 열간가공은 응력이 작음
    정밀한 치수: 냉간가공의 특징임
    가공경화로 인한 강도 상승: 냉간가공의 특징임
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12. 4개의 케이블로 지탱되고 있는 자중 500kgf의 엘리베이터에 몸무게 80kgf인 성인 남자 6명이 동시 탑승하였다. 이때 각 케이블에 작용하는 응력의 크기는? (단, 케이블의 단면적은 104mm2이다.)

  1. 245kgf/m2
  2. 2,401kgf/m2
  3. 24,500kgf/m2
  4. 240,100kgf/m2
(정답률: 59%)
  • 전체 하중을 케이블의 개수로 나누어 개별 케이블이 받는 힘을 구한 뒤, 이를 단면적으로 나누어 응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma = \frac{(W_{elevator} + W_{people}) / n}{A}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma = \frac{(500 + 80 \times 6) / 4}{10^{4}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma = 24.5 \text{kgf}/\text{mm}^{2} = 24,500 \text{kgf}/\text{m}^{2}$$
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13. 단면적이 250mm2이고 표점길이가 25cm인 원형 단면을 가진 재료시편의 탄성계수 E를 측정하기 위해 탄성범위 내에서 500kN의 인장력을 가하였을 때 변형된 길이가 5mm였다면 이 재료의 선형 탄성계수는?

  1. 100kPa
  2. 100GPa
  3. 2kPa
  4. 2GPa
(정답률: 54%)
  • 재료의 선형 탄성계수는 응력을 변형률로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{\sigma}{\epsilon} = \frac{P / A}{\Delta L / L}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{500 \times 10^{3} / 250 \times 10^{-6}}{5 \times 10^{-3} / 0.25}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 100 \times 10^{9} = 100\text{GPa}$$
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14. ＜보기＞와 같이 호스 단면의 직경 D1=4cm, 노즐 단면의 직경 D2=2cm인 소방호스가 있다. 이 호스를 통하여 초속 1m/s의 물을 대기 중으로 분출하기 위해 필요한 소방호스 내부 수압을 설명한 것으로 가장 옳은 것은? (단, 호스 내부의 마찰손실과 대기압은 무시하며 물의 밀도는 1,000kg/m3이다.)

  1. 200~300Pa 범위의 값이다.
  2. 300~400Pa 범위의 값이다.
  3. 400~500Pa 범위의 값이다.
  4. 500~600Pa 범위의 값이다.
(정답률: 52%)
  • 베르누이 방정식과 연속 방정식을 이용하여 호스 내부 수압을 구합니다. 노즐 출구 속도 $v_{2} = 1 \text{ m/s}$일 때, 호스 내부 속도 $v_{1}$은 단면적 비의 제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $v_{1} = v_{2} \times (\frac{D_{2}}{D_{1}})^{2}, \quad P = \frac{1}{2} \rho (v_{2}^{2} - v_{1}^{2})$
    ② [숫자 대입] $v_{1} = 1 \times (\frac{2}{4})^{2} = 0.25 \text{ m/s}, \quad P = \frac{1}{2} \times 1000 \times (1^{2} - 0.25^{2})$
    ③ [최종 결과] $P = 500 \times 0.9375 = 468.75 \text{ Pa}$
    따라서 400~500Pa 범위의 값입니다.
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15. 유체기계 사용 시 점성을 동반하는 유체 유동의 동점성 계수(kinematic viscosity)를 설명한 것이다. 옳은 것을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 55%)
  • 동점성 계수는 유체의 점성 계수를 밀도로 나눈 값으로, 유체의 흐름 특성을 나타내는 물리량입니다.
    따라서 유체의 점성계수(coefficient of viscosity)를 밀도로 나눈 값이며, 단위는 Stoke(St)를 사용하는 것이 옳습니다.

    오답 노트
    압력을 밀도로 나눈 값은 동점성 계수의 정의가 아닙니다.
    Poise(P)는 동점성 계수가 아닌 점성 계수의 단위입니다.
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16. 인발가공(drawing)에 대한 설명 중 가장 옳은 것은?

  1. 다이의 구멍보다 작은 일정한 단면의 소재를 구멍의 크기와 모양으로 줄이는 가공이다.
  2. 압출력에 의한 소성변형 가공이다.
  3. 와이어 드로잉 머신에서는 직경 약 5mm 이상의 선을 뽑을 수 있다.
  4. 냉간 인발은 가공에 큰 힘이 소요되지 않으며 가는 재료의 가공에 사용된다.
(정답률: 25%)
  • 인발가공은 소재를 다이 구멍보다 작은 쪽으로 잡아당겨 단면적을 줄이는 가공법입니다. 냉간 인발은 가공 시 큰 힘이 소요되지 않으며, 주로 가는 재료의 정밀한 치수 가공에 사용됩니다.

    오답 노트
    다이의 구멍보다 작은 소재를 사용하는 것이 아니라 더 큰 소재를 구멍 크기에 맞춰 줄이는 것입니다.
    압출력에 의한 가공은 압출 가공에 해당합니다.
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17. 유체 경계층(boundary layer)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 정상 유동과 비정상 유동의 경계를 이루는 층
  2. 층류 영역과 난류 영역의 경계를 이루는 층
  3. 점성 유동 영역과 비점성 유동 영역의 경계를 이루는 층
  4. 아음속 유동과 초음속 유동 사이의 변화에 의해 발생하는 층
(정답률: 61%)
  • 유체 경계층은 점성이 있는 유체가 고체 벽면을 따라 흐를 때, 벽면에서의 점성 영향으로 인해 속도 변화가 급격히 일어나는 얇은 층을 의미합니다. 따라서 점성 유동 영역과 비점성 유동 영역의 경계를 이루는 층이 정답입니다.
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18. 원통 내면에 대한 가공방법 중 호닝이 연삭에 비해 우수한 점이 아닌 것은?

  1. 열에 의한 변질층이 적다.
  2. 내마멸성과 윤활성이 우수한 다듬질면을 얻을 수 있다.
  3. 가공 능률이 높다.
  4. 가공에 의한 표면 변질이 적다.
(정답률: 52%)
  • 호닝은 정밀한 다듬질 가공법으로 표면 변질이 적고 윤활성이 우수한 면을 얻을 수 있으나, 연삭에 비해 가공 속도가 느려 가공 능률이 높다는 설명은 옳지 않습니다.
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19. 프레스 베드에 놓인 성형 다이 위에 블랭크를 놓고, 위틀에 채워져 있는 고무 탄성에 의해 블랭크를 아래로 밀어 눌러 다이의 모양으로 성형하는 방법은? (단, 판 누르개의 역할을 하는 부판은 없다.)

  1. 게링법
  2. 마폼법
  3. 하이드로폼법
  4. 스탬핑법
(정답률: 33%)
  • 게링법은 고무의 탄성을 이용하여 블랭크를 다이 모양으로 밀어 눌러 성형하는 가공 방식입니다.
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20. 수면에 떠 있는 선체의 저항 측정시험과 풍동실험을 통해 자동차 공기 저항 측정시험을 하고자 한다. 이때 모형과 원형 사이에 서로 역학적 상사를 이루려면 두 시험에서 공통적으로 고려해야 하는 무차원수는?

  1. 마하수(Ma)
  2. 레이놀즈수(Re)
  3. 오일러수(Eu)
  4. 푸루드수(Fr)
(정답률: 68%)
  • 선체의 저항 시험과 자동차의 공기 저항 시험은 모두 유체의 점성력이 지배적인 흐름을 다루므로, 관성력과 점성력의 비를 나타내는 레이놀즈수(Re)를 일치시켜 역학적 상사를 이루어야 합니다.
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