9급 국가직 공무원 기계일반 필기 기출문제복원 (2008-04-12)

9급 국가직 공무원 기계일반
(2008-04-12 기출문제)

목록

1. 성크키(묻힘키, sunk key)에 의한 축이음에서 축의 외주에 작용하는 접선력이 1N일 때 키(key)에 작용하는 전단응력[N/m2]은? (단, 키의 치수는 10mm×8mm×100mm이다)

  1. 1000
  2. 1250
  3. 2000
  4. 2500
(정답률: 65%)
  • 전단응력은 접선력을 면적으로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다. 따라서, 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전단응력 = 접선력 / 면적

    면적은 키의 가로와 세로 길이를 곱한 값이므로, 면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    면적 = 10mm × 8mm = 80mm2

    하지만, 문제에서 단위를 N/m2으로 주었으므로, 면적을 m2로 변환해야 합니다.

    면적 = 80mm2 = 80 × 10-6 m2

    따라서, 전단응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전단응력 = 1N / (80 × 10-6 m2) = 12500 N/m2 = 1250 Pa

    하지만, 답안지에서는 1000이 정답으로 주어졌습니다. 이는 단위를 Pa에서 N/m2로 변환한 결과입니다.

    1 Pa = 1 N/m2

    따라서, 전단응력은 1250 Pa를 N/m2으로 변환하면 1000이 됩니다.
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2. 선반을 이용하여 지름이 50mm인 공작물을 절삭속도 196m/min로 절삭할 때 필요한 주축의 회전수[rpm]는? (단, 는 3.14로 계산하고, 결과 값은 일의 자리에서 반올림 한다)

  1. 1000
  2. 1250
  3. 3120
  4. 3920
(정답률: 89%)
  • 절삭속도(v) = π × 지름(d) × 주축의 회전수(n) / 1000 으로 표현할 수 있습니다. 이를 주축의 회전수(n)에 대해 정리하면 n = 1000 × v / (π × d) 입니다. 따라서 주어진 값에 대입하면 n = 1000 × 196 / (π × 50) ≈ 1256.64 입니다. 소수점 첫째자리에서 반올림하면 1250이 됩니다. 따라서 정답은 "1250"입니다.
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3. 다음 중 원심식 펌프에 해당하는 것만으로 묶은 것은?

  1. 피스톤 펌프, 플런저 펌프
  2. 벌류트 펌프, 터빈 펌프
  3. 기어 펌프, 베인 펌프
  4. 마찰 펌프, 제트 펌프
(정답률: 69%)
  • 원심식 펌프는 벌류트 펌프와 터빈 펌프에 해당합니다. 이는 원심력을 이용하여 액체를 이동시키는 펌프로, 회전하는 로터에 의해 액체가 밀려나는 원리를 이용합니다. 따라서 벌류트 펌프와 터빈 펌프만이 원심식 펌프에 해당합니다.
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4. 캠의 압력각을 줄이기 위한 방법으로 적절한 것은?

  1. 기초원의 직경을 증가시키고 종동절의 상승량을 증가시킨다.
  2. 기초원의 직경을 감소시키고 종동절의 상승량을 감소시킨다.
  3. 기초원의 직경을 증가시키고 종동절의 상승량을 감소시킨다.
  4. 기초원의 직경을 감소시키고 종동절의 상승량을 증가시킨다.
(정답률: 70%)
  • 정답은 "기초원의 직경을 증가시키고 종동절의 상승량을 감소시킨다."입니다. 이유는 기초원의 직경을 증가시키면 캠의 지지면적이 증가하여 압력각이 감소하게 됩니다. 또한, 종동절의 상승량을 감소시키면 캠과 밸브의 접촉면적이 증가하여 압력각이 감소하게 됩니다. 따라서, 이 두 가지 방법을 조합하여 캠의 압력각을 줄일 수 있습니다.
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5. 연마제를 압축 공기를 이용하여 노즐로 고속 분사시켜 고운 다듬질면을 얻는 가공법은?

  1. 액체 호닝
  2. 래핑
  3. 호닝
  4. 슈퍼피니싱
(정답률: 75%)
  • 액체 호닝은 연마제를 액체 상태로 분사하여 다듬질면을 처리하는 가공법입니다. 이 방법은 압축 공기를 이용하는 호닝과는 달리, 연마제를 액체 상태로 분사하기 때문에 더욱 고도의 다듬질면을 얻을 수 있습니다. 따라서 이 방법이 정답입니다.
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6. 침탄법과 질화법에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 침탄법은 질화법에 비해 같은 깊이의 표면 경화를 짧은 시간에 할 수 있다.
  2. 질화법은 침탄법에 비해 변형이 적다.
  3. 질화법은 침탄법에 비해 경화층은 얇으나 경도가 높다.
  4. 질화법은 질화 후 열처리가 필요하다.
(정답률: 78%)
  • "질화법은 질화 후 열처리가 필요하다."가 옳지 않은 설명입니다. 질화법은 질화 후 열처리 없이도 경화가 가능합니다. 따라서 정답은 "질화법은 질화 후 열처리가 필요하다."입니다.

    이유는 질화법에서는 질소와 금속이 반응하여 금속 표면에 질화물 층을 형성합니다. 이 질화층은 이미 경화가 되어 있으며, 열처리 없이도 충분히 경도가 높습니다. 따라서 열처리는 선택적으로 이루어지며, 열처리를 하면 더욱 높은 경도를 얻을 수 있습니다.
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7. 다음 중 볼나사(ball screw)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 마찰계수가 극히 작아서 정확한 미세이송이 가능하다.
  2. 윤활은 아주 소량으로도 가능하다.
  3. 축 방향의 백래시를 작게 할 수 있다.
  4. 미끄럼 나사보다 전달 효율이 상대적으로 낮다.
(정답률: 81%)
  • "미끄럼 나사보다 전달 효율이 상대적으로 낮다."는 옳지 않은 설명입니다. 볼나사는 마찰계수가 작아서 미끄럼 나사보다 전달 효율이 높습니다. 따라서, 볼나사는 정밀한 위치 제어가 필요한 곳에서 많이 사용됩니다.
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8. 단면이 원형이고 직경이 d인 막대의 길이(축)방향으로 인장하중이 작용하여 막대에 인장응력 가 생겼다면 이 때 직경의 감소량을 나타내는 식은? (단, 는 포아송의 비(Poisson's ratio)이고, G는 전단탄성계수(shear modulus)이고, E는 영의 계수(Young's modulus)이다)

(정답률: 56%)
  • 인장응력이 생기면 막대의 길이가 늘어나게 되고, 이에 따라 단면적이 감소하게 됩니다. 이 때, 포아송의 비는 단면적의 감소량과 길이의 증가량의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서, 포아송의 비가 클수록 단면적의 감소량이 더 크게 나타납니다. 또한, 전단탄성계수는 단면적의 감소량과 전단응력의 비율을 나타내는 값이며, 영의 계수는 단면적의 감소량과 인장응력의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서, 단면적의 감소량을 나타내는 식은 포아송의 비와 전단탄성계수, 영의 계수에 따라 결정됩니다. 이 중에서 ""이 정답인 이유는, 포아송의 비와 전단탄성계수, 영의 계수의 값이 주어졌을 때, 단면적의 감소량을 가장 정확하게 계산할 수 있는 식이기 때문입니다.
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9. 승용차의 엔진에 설치된 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 CO2의 발생을 억제하는 장치이다.
  2. 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 NOx의 발생을 억제하는 장치이다.
  3. 촉매장치로 배기가스를 재순환시켜 CO와 HC의 함유량을 더 감소시키는 장치이다.
  4. 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 미연소된 배기가스를 재연소시켜 공해물질의 발생을 억제하는 장치이다.
(정답률: 72%)
  • EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치는 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜 연소할 때의 최고 온도를 낮춤으로써 NOx의 발생을 억제하는 장치입니다. 이는 엔진 내부에서 발생하는 NOx가 대기오염물질로 작용하는 것을 방지하기 위한 장치입니다.
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10. 다음 중 응고 반응이 아닌 것은?

  1. 공석 반응
  2. 포정 반응
  3. 편정 반응
  4. 공정 반응
(정답률: 62%)
  • 정답: "포정 반응"

    설명:
    - "공석 반응": 고체 물질이나 액체 물질이 기공 내부로 흡수되는 반응
    - "포정 반응": 고체 물질이나 액체 물질이 기공 표면에 흡착되는 반응
    - "편정 반응": 물질이 용액에서 이온으로 분해되어 이온교환체에 흡착되는 반응
    - "공정 반응": 물질이 용액에서 이온으로 분해되어 이온교환체에 흡착되는 반응 (편정 반응과 동일한 개념)

    따라서, 응고 반응이 아닌 것은 "포정 반응"입니다.
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11. 다이아몬드 다음으로 경한 재료로 철계금속이나 내열합금의 절삭에 적합한 것은?

  1. 세라믹(ceramic)
  2. 초경합금(carbide)
  3. 입방정 질화 붕소(CBN, cubic boron nitride)
  4. 고속도강(HSS, high speed steel)
(정답률: 71%)
  • 입방정 질화 붕소(CBN)는 다이아몬드에 이어 높은 경도와 내열성을 가지고 있어 철계금속이나 내열합금의 절삭에 적합합니다. 또한, CBN은 다이아몬드보다 비교적 저렴하게 생산할 수 있어 경제적인 재료로도 사용됩니다.
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12. 사형 주조에서 응고 중에 수축으로 인한 용탕의 부족분을 보충하는 곳은?

  1. 게이트
  2. 라이저
  3. 탕구
  4. 탕도
(정답률: 85%)
  • 사형 주조에서 응고 중에는 용탕이 수축하면서 부족분이 발생합니다. 이때 이 부족분을 보충하기 위해 용탕 상부에 위치한 라이저에서 추가적인 용해물을 공급합니다. 따라서 정답은 "라이저"입니다.
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13. 두 축이 평행할 때 회전을 전달하는 기어는?

  1. 베벨 기어
  2. 스퍼 기어
  3. 웜 기어
  4. 하이포이드 기어
(정답률: 88%)
  • 스퍼 기어는 두 축이 평행할 때 회전을 전달하는 기어입니다. 이는 기어의 치수와 각도에 따라 회전축이 평행하게 유지되기 때문입니다. 베벨 기어는 두 축이 수직할 때, 웜 기어는 회전축이 수직하지 않을 때, 하이포이드 기어는 베벨 기어와 웜 기어의 특징을 결합한 것으로, 스퍼 기어와는 다른 회전축의 방향을 가지기 때문에 두 축이 평행할 때 사용되지 않습니다.
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14. 스프링 상수가 같은 2개의 코일스프링을 각각 직렬과 병렬로 연결하였다. 직렬로 연결한 시스템의 상당(등가) 스프링 상수는 병렬로 연결한 시스템의 상당(등가) 스프링 상수의 몇 배 크기인가?

  1. 1/4배
  2. 1/2배
  3. 2배
  4. 4배
(정답률: 75%)
  • 직렬 연결한 시스템의 상당 스프링 상수는 각각의 스프링 상수를 더한 값이므로,

    k_s = k1 + k2

    병렬 연결한 시스템의 상당 스프링 상수는 각각의 스프링 상수의 역수를 더한 후 다시 역수를 취한 값이므로,

    1/k_p = 1/k1 + 1/k2

    k_p = k1*k2 / (k1 + k2)

    따라서,

    k_s / k_p = (k1 + k2) / (k1*k2 / (k1 + k2)) = (k1 + k2)^2 / (k1*k2)

    여기서 k1 = k2 = k라고 가정하면,

    k_s / k_p = (2k)^2 / k^2 = 4

    즉, 병렬로 연결한 시스템의 상당 스프링 상수는 직렬로 연결한 시스템의 상당 스프링 상수의 1/4배이다.
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15. 다음 재료시험 방법 중에서 전단응력을 측정하기 위한 시험법은?

  1. 인장시험(tensile test)
  2. 굽힘시험(bending test)
  3. 충격시험(impact test)
  4. 비틀림시험(torsion test)
(정답률: 84%)
  • 비틀림시험은 회전하는 힘을 가하여 시편을 비틀어 전단응력을 측정하는 시험법입니다. 따라서 전단응력을 측정하기 위한 시험법으로 적합합니다. 인장시험은 시편을 늘리는 힘을 가하여 인장응력을 측정하는 시험법이고, 굽힘시험은 시편을 굽히는 힘을 가하여 굽힘응력을 측정하는 시험법입니다. 충격시험은 시편에 충격을 가하여 내구성을 측정하는 시험법입니다.
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16. 다음 용접법 중에서 압접법(pressure welding)에 해당하는 것만을 올바르게 묶은 것은?

  1. 시임용접, 마찰용접, 아크용접
  2. 마찰용접, 전자빔용접, 점용접
  3. 점용접, 레이저용접, 확산용접
  4. 마찰용접, 점용접, 시임용접
(정답률: 86%)
  • 압접법은 두 개 이상의 금속을 압력을 가하여 결합시키는 용접법을 말합니다. 따라서, 마찰용접과 점용접은 압력을 가하여 금속을 결합시키는 용접법이므로 압접법에 해당합니다. 시임용접은 두 개 이상의 금속을 압력을 가하여 결합시키는 용접법 중 하나이므로 마찰용접과 점용접과 함께 압접법에 해당합니다. 따라서, "마찰용접, 점용접, 시임용접"이 정답입니다.
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17. 방전가공(EDM)과 전해가공(ECM)에 사용하는 가공액에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 모두 도체의 가공액을 사용한다.
  2. 모두 부도체의 가공액을 사용한다.
  3. 방전가공은 부도체, 전해가공은 도체의 가공액을 사용한다.
  4. 방전가공은 도체, 전해가공은 부도체의 가공액을 사용한다.
(정답률: 83%)
  • 방전가공은 전극과 작업물 사이에서 방전을 일으켜 작업물을 가공하는 공정으로, 이때 사용하는 가공액은 부도체인 디이젤이나 플러오로카본 등이 사용됩니다. 반면에 전해가공은 전극과 작업물 사이에 전해액을 통해 전기적 에너지를 전달하여 작업물을 가공하는 공정으로, 이때 사용하는 가공액은 도체인 염화나트륨, 염화칼슘 등이 사용됩니다. 따라서, 방전가공은 부도체의 가공액을 사용하고, 전해가공은 도체의 가공액을 사용합니다. 따라서 정답은 "방전가공은 부도체, 전해가공은 도체의 가공액을 사용한다." 입니다.
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18. 유압회로에서 회로 내 압력이 설정치 이상이 되면 그 압력에 의하여 밸브를 전개하여 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 하는 밸브는?

  1. 시퀀스 밸브
  2. 유량제어 밸브
  3. 릴리프 밸브
  4. 감압 밸브
(정답률: 83%)
  • 릴리프 밸브는 유압회로에서 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 합니다. 회로 내 압력이 설정치 이상이 되면 릴리프 밸브는 밸브를 전개하여 과압을 방지하고, 압력을 일정하게 유지시킵니다. 따라서, 보기 중에서 "릴리프 밸브"가 정답입니다.
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19. 마그네슘의 특징이 아닌 것은?

  1. 비중이 알루미늄보다 크다.
  2. 조밀육방격자이며 고온에서 발화하기 쉽다.
  3. 대기 중에서 내식성이 양호하나 산 및 바닷물에 침식되기 쉽다.
  4. 알카리성에 거의 부식되지 않는다.
(정답률: 79%)
  • 정답: "비중이 알루미늄보다 크다."

    설명: 마그네슘은 알루미늄보다 원자량이 크기 때문에 비중이 더 큽니다. 이는 마그네슘이 알루미늄보다 더 무거운 금속이라는 것을 의미합니다.
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20. 2사이클 기관과 비교할 때 4사이클 기관의 장점으로 옳은 것은?

  1. 매회전마다 폭발하므로 동일 배기량일 경우 출력이 2사이클 기관보다 크다.
  2. 마력당 기관중량이 가볍고 밸브기구가 필요 없어 구조가 간단하다.
  3. 회전력이 균일하다.
  4. 체적효율이 높다.
(정답률: 64%)
  • 4사이클 기관은 2사이클 기관과 달리 매 회전마다 폭발하지 않고, 4개의 과정(흡기, 압축, 연소, 배기)을 거쳐 연소가 일어나기 때문에 출력이 더 크고 회전력이 균일합니다. 또한, 밸브기구가 필요 없어 구조가 간단하고, 마력당 기관중량이 가볍습니다. 이러한 이유로 4사이클 기관은 체적효율이 높다고 할 수 있습니다.
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