9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2022-06-18)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 2022-06-18 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2022-06-18 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 기계재료의 결합 형식 중 양이온화된 금속이온과 음의 자유전자 간의 정전기적 인력에 의한 결합은?

  1. 이온결합
  2. 공유결합
  3. 금속결합
  4. 반데르발스 결합
(정답률: 56%)
  • 금속결합은 양이온화된 금속 이온과 그 사이를 자유롭게 이동하는 자유 전자 간의 정전기적 인력으로 형성되는 결합입니다. 이 결합 특성 덕분에 금속은 우수한 전기·열 전도성과 연성, 전성을 갖게 됩니다.

    오답 노트
    이온결합: 양이온과 음이온의 정전기적 인력
    공유결합: 원자 간 전자쌍 공유
    반데르발스 결합: 분자 간 약한 인력
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2. 축방향과 잇줄의 방향이 일치하지 않는 기어로, 이의 물림이 좋고 진동 및 소음이 적으며 스퍼기어에 비해 하중 전달력이 크다는 장점을 지닌 기어는?

  1. 헬리컬기어
  2. 베벨기어
  3. 내접기어
  4. 웜기어
(정답률: 56%)
  • 헬리컬기어는 축방향과 잇줄의 방향이 일치하지 않는 나선형 기어로, 스퍼기어보다 물림이 점진적으로 일어나 진동과 소음이 적고 하중 전달력이 큰 것이 특징입니다.
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3. 잇수가 40 이고, 모듈이 5인 스퍼기어의 바깥지름(이끝원 지름)[mm]은?

  1. 180
  2. 190
  3. 200
  4. 210
(정답률: 60%)
  • 스퍼기어의 바깥지름(이끝원 지름)은 모듈과 잇수를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$D = m(Z + 2)$$
    ② [숫자 대입]
    $$D = 5(40 + 2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$D = 210$$
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4. 밀링가공 시 밀링커터의 외경이 10Omm, 밀링커터의 회전수가 300rpm 이라면, 이때 절삭속도[m/min]는? (단, π=3 이다.)

  1. 90
  2. 100
  3. 120
  4. 150
(정답률: 69%)
  • 절삭속도는 커터의 외경과 회전수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{\pi DN}{1000}$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{3 \times 100 \times 300}{1000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 90$$
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5. ＜보기＞에서 진원도 측정방법을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 56%)
  • 진원도 측정방법에는 직경법, 삼점법, 반경법이 대표적으로 사용됩니다.
    따라서 제시된 직경법, 삼점법, 반경법 모두 정답에 해당합니다.
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6. 압출가공에서 냉간압출에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 가공경화에 의하여 단단한 제품을 얻을 수 있다.
  2. 산화가 발생하지 않는다.
  3. 열간압출에 비해 가공면이 거칠다.
  4. 열간압출에 비해 공구에 가해지는 압력이 크다.
(정답률: 80%)
  • 냉간압출은 재결정 온도 이하에서 가공하므로 열간압출에 비해 치수 정밀도가 높고 가공면이 매우 매끄럽습니다. 따라서 열간압출에 비해 가공면이 거칠다는 설명은 틀렸습니다.
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7. ＜보기＞에서 설명하는 특정을 모두 만족하는 용접공정으로 가장 옳은 것은?

  1. 기스방호금속아크용접(GMAW, gas metal arc welding)
  2. 서브머지드아크용접(SAW, submerged arc welding)
  3. 유심용제아크용접(FCAW, flux-cored arc welding)
  4. 일렉트로가스용접(EGW, electrogas welding)
(정답률: 69%)
  • 의 내용처럼 과립 용제로 아크를 덮어 보호하며, 소모성 용접봉을 자동으로 공급하는 방식은 서브머지드아크용접(SAW, submerged arc welding)의 핵심 특징입니다.
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8. 유효 낙차가 7.5m인 수력 터빈에서 0.2m3/s의 유량이 수차로 공급될 때 얻을 수 있는 최대 동력[kW]은? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3이고 중력가속도는 9.8m/s2 이다.)

  1. 1.47
  2. 14.7
  3. 2
  4. 20
(정답률: 61%)
  • 수력 터빈의 최대 동력은 유량, 밀도, 중력가속도, 유효 낙차의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \rho g Q H$
    ② [숫자 대입] $P = 1000 \times 9.8 \times 0.2 \times 7.5$
    ③ [최종 결과] $P = 14.7\text{ kW}$
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9. 물리량의 차원이 잘못 표시된 것은? (단, M은 질량, L은 길이, T는 시간을 의미한다.)

  1. 밀도 : ML-3
  2. 에너지 : ML-1T-1
  3. 운동량 : MLT-1
  4. 압력 : ML-1T-2
(정답률: 56%)
  • 에너지는 힘과 거리의 곱으로 정의되며, 차원은 $ML^2T^{-2}$ 입니다. 따라서 에너지 : $ML^{-1}T^{-1}$ 표기는 잘못되었습니다.

    오답 노트
    밀도: 질량/부피 $\rightarrow$ $ML^{-3}$
    운동량: 질량 $\times$ 속도 $\rightarrow$ $MLT^{-1}$
    압력: 힘/면적 $\rightarrow$ $ML^{-1}T^{-2}$
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10. 직경 60cm의 벨트 풀리를 갖는 전동기에서 풀리 외주면의 원주속도가 20m/s일 때 전동기 축의 회전수[rpm]는?

  1. 600/π
  2. 1200/π
  3. 1500/π
  4. 2000/π
(정답률: 42%)
  • 원주속도는 풀리의 지름과 회전수에 비례하며, 분당 회전수(rpm)를 구하기 위해 속도 공식을 변형하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{60 \times V}{\pi \times D}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{60 \times 20}{\pi \times 0.6}$
    ③ [최종 결과] $N = \frac{2000}{\pi}$
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11. 기계부품 제조 시에 형성되는 수축공, 기공 등의 주조 결함과 단조나 용접 시에 가공균열처럼 큰 덩어리 형태의 결함을 일컫는 것으로 가장 옳은 것은?

  1. 체적결함
  2. 적층결함
  3. 선결함
  4. 점결함
(정답률: 60%)
  • 수축공, 기공, 가공균열과 같이 3차원적인 덩어리 형태로 나타나는 결함은 체적결함에 해당합니다.

    오답 노트
    점결함: 원자 하나 수준의 결함
    선결함: 전위와 같은 선 형태의 결함
    적층결함: 원자 층이 어긋난 면 형태의 결함
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12. 종탄성계수 및 푸아송비가 각각 200GPa, 0.25인 재료에 전단력을 가하여 전단변형의 선형구간 내에서 0.001의 전단변형률이 발생했을 때 가해진 전단응력의 크기[MPa]는?

  1. 20
  2. 50
  3. 80
  4. 100
(정답률: 49%)
  • 전단응력은 전단탄성계수와 전단변형률의 곱으로 계산합니다. 먼저 종탄성계수 $E$와 푸아송비 $\nu$를 이용해 전단탄성계수 $G$를 구한 뒤 전단응력을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{E}{2(1 + \nu)}, \quad \tau = G \times \gamma$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{200 \times 10^{3} \text{ MPa}}{2(1 + 0.25)} = 80 \times 10^{3} \text{ MPa}, \quad \tau = 80 \times 10^{3} \times 0.001$
    ③ [최종 결과] $\tau = 80 \text{ MPa}$
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13. 직경이 1cm이고 종탄성계수와 열팽창계수가 각각 200GPa, 10×10-6/℃인 균일단면 균일재료 봉의 온도가 20℃ 만큼 증가하여 봉의 길이가 늘어났을 때, 이 봉의 길이를 원래대로 돌려놓기 위해 봉에 가해야 할 압축력의 크기[N]는?

  1. 500π
  2. 1000π
  3. 2000π
  4. 4000π
(정답률: 51%)
  • 열팽창으로 인해 늘어난 길이를 원래대로 되돌리기 위해서는 열응력과 동일한 크기의 압축력을 가해야 합니다. 이때 필요한 힘은 탄성계수, 열팽창계수, 온도 변화량, 단면적의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = E \times \alpha \times \Delta T \times A$
    ② [숫자 대입] $F = 200 \times 10^{9} \times 10 \times 10^{-6} \times 20 \times \frac{\pi \times (0.01)^{2}}{4}$
    ③ [최종 결과] $F = 1000\pi$
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14. 정밀 입자 가공(숫돌 입자 가공)은 매우 작고 단단한 알갱이나 입도가 작은 숫돌을 이용하여, 높은 정밀도를 꾀하고 거울과 같이 매끈한 표면으로 다듬는 가공법이다. 정밀 입자 가공에 해당하지 않는 것은?

  1. 래핑(lapping)
  2. 호닝(honing)
  3. 슈퍼피니싱(super finishing)
  4. 전해연마(electrolytic polishing)
(정답률: 62%)
  • 정밀 입자 가공은 고운 입자의 숫돌을 사용하여 표면을 매끄럽게 다듬는 기계적 가공법입니다. 전해연마는 전해액 속에서 전기 화학적 반응을 이용해 표면을 녹여내는 화학적 가공법이므로 정밀 입자 가공에 해당하지 않습니다.
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15. ＜보기＞에서 옳은 것을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 64%)
  • 특수 가공법의 특징을 묻는 문제입니다.
    방전가공은 전극과 공작물이 절연액 속에서 접촉하지 않은 채 스파크로 가공하며, 전해연삭은 전해작용이 주가 되고 연삭작용은 보조적으로(약 5% 미만) 작용합니다.

    오답 노트
    레이저가공 시 재료 표면의 반사도가 높을수록 가공효율이 높다: 반사도가 높으면 에너지가 흡수되지 않아 효율이 떨어짐
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16. 압연에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 단면의 형상변화를 일으키는 공정이다.
  2. 가공 후에 형상뿐만 아니라 금속의 물성도 변한다.
  3. 평판, 박판, 관, 레일을 만들 수 있다.
  4. 금속의 탄성변형을 주로 이용하는 공정이다.
(정답률: 54%)
  • 압연은 금속 재료를 회전하는 롤 사이로 통과시켜 두께를 줄이는 공정으로, 재료의 영구적인 변형을 일으키는 소성변형을 이용하는 공정입니다.

    오답 노트
    금속의 탄성변형을 주로 이용하는 공정이다: 소성변형을 이용함
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17. 클램프 설계에서 고려할 사항으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 절삭력은 클램프가 위치한 방향으로 작용하도록 한다.
  2. 클램핑하는 힘은 공작물에 변형을 주지 않아야 한다.
  3. 조작이 간단하도록 설계한다.
  4. 손상, 변형, 뒤틀림을 방지하기 위하여 여러 개의 작은 힘으로 분산시킨다.
(정답률: 54%)
  • 클램프 설계 시 절삭력은 클램프가 지지하는 방향(반대 방향)으로 작용하여 공작물이 밀려나지 않도록 고정해야 합니다. 따라서 절삭력이 클램프가 위치한 방향으로 작용하게 설계하는 것은 잘못된 방법입니다.
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18. 흰색 당구공이 2.0m/s의 속도로 이동하며 이동선상에 정지되어 있는 빨간색 당구공과 충돌한다. 두 당구공의 질량은 200g으로 같고, 충돌에 대한 반발계수는 0.8일 때, 충돌 후 빨간색 당구공의 속도[m/s]는? (단, 운동량은 보존된다.)

  1. 0.9
  2. 1.5
  3. 1.8
  4. 2.0
(정답률: 58%)
  • 운동량 보존 법칙과 반발계수 공식을 이용하여 충돌 후 속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v_{2} = \frac{(1+e)v_{1}}{2}$
    ② [숫자 대입] $v_{2} = \frac{(1+0.8) \times 2.0}{2}$
    ③ [최종 결과] $v_{2} = 1.8\text{ m/s}$
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19. 어떤 액체에 5MPa의 압력을 가했더니 부피가 0.05% 감소했다. 이 액체의 체적탄성계수[GPa]는?

  1. 1
  2. 5
  3. 10
  4. 100
(정답률: 43%)
  • 체적탄성계수는 압력 변화량에 대한 체적 변형률의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{\Delta P}{\frac{\Delta V}{V}}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{5 \times 10^{6}}{0.0005}$
    ③ [최종 결과] $K = 10 \times 10^{9} = 10\text{ GPa}$
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20. 각각 균일하고 단일한 물질로 구성된 고체 덩어리 A, 액체 B, 액체 C의 밀도는 각각 ρA, ρB, ρC 이다. 고체 덩어리 A를 액체 B와 액체 C에 각각 담갔더니, 부피 기준으로 A가 B에 40%, A가 C에 50% 잠겼다. 이때, ρB/ρC는? (단, 부력과 중력을 제외한 다른 효과는 무시한다.)

  1. 0.4
  2. 0.6
  3. 0.8
  4. 1.25
(정답률: 35%)
  • 물체가 액체에 떠 있을 때, 물체의 무게는 잠긴 부피만큼의 부력과 같습니다. 즉, $\rho_{A} = \rho_{B} \times 0.4$이고 $\rho_{A} = \rho_{C} \times 0.5$가 성립합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{\rho_{B}}{\rho_{C}} = \frac{0.5}{0.4}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{\rho_{B}}{\rho_{C}} = 1.25$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\rho_{B}}{\rho_{C}} = 1.25$$
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