9급 국가직 공무원 기계일반 필기 기출문제복원 (2010-04-10)

9급 국가직 공무원 기계일반
(2010-04-10 기출문제)

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1. 길이가 3m, 단면적이 0.01m2인 원형 봉이 인장하중 100kN을 받을 때 봉이 늘어난 길이[m]는? (단, 봉의 영계수(Young's Modulus) E＝300GPa이다)

  1. 1×10-7
  2. 0.001
  3. 0.002
  4. 0.0001
(정답률: 69%)
  • 먼저, 인장하중에 의해 봉이 받는 응력을 구해야 합니다.

    인장하중 = 인장응력 × 단면적

    인장응력 = 인장하중 ÷ 단면적 = 100kN ÷ 0.01m2 = 10MN/m2

    다음으로, 봉의 늘어난 길이를 구하기 위해 훅의 법칙을 사용합니다.

    응력 = 영계수 × 변형률

    변형률 = 응력 ÷ 영계수

    변형률 = 10MN/m2 ÷ 300GPa = 0.0000333

    따라서, 봉의 늘어난 길이는

    봉의 길이 × 변형률 = 3m × 0.0000333 = 0.0001m = 0.1mm

    즉, 정답은 "0.0001"입니다.
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2. 펀치(punch)와 다이(die)를 이용하여 판금재료로부터 제품의 외형을 따내는 작업은?

  1. 블랭킹(blanking)
  2. 피어싱(piercing)
  3. 트리밍(trimming)
  4. 플랜징(flanging)
(정답률: 90%)
  • 펀치(punch)와 다이(die)를 이용하여 판금재료로부터 제품의 외형을 따내는 작업은 블랭킹(blanking)입니다. 블랭킹은 판금재료에서 원하는 형태의 부분을 펀치와 다이를 이용하여 잘라내는 공정으로, 다른 보기들은 블랭킹과는 다른 공정입니다. 피어싱(piercing)은 판금재료에 구멍을 뚫는 공정, 트리밍(trimming)은 판금재료의 가장자리를 깎아내는 공정, 플랜징(flanging)은 판금재료의 가장자리를 굽혀서 형태를 만드는 공정입니다.
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3. 지름이 50mm인 공작물을 절삭속도 314m/min으로 선반에서 절삭할 때, 필요한 주축의 회전수[rpm]는? (단, π는 3.14로 계산하고, 결과 값은 일의 자리에서 반올림한다)

  1. 1,000
  2. 2,000
  3. 3,000
  4. 4,000
(정답률: 88%)
  • 원주 = 지름 × π = 50 × 3.14 = 157mm
    1분에 회전하는 주축의 횟수 = 절삭속도 ÷ 원주 = 314 ÷ 157 = 2회
    따라서, 주축의 회전수 = 1분에 회전하는 주축의 횟수 × 60초 = 2 × 60 = 120회
    반올림하여 일의 자리에서는 2,000이 된다. 이는 주어진 보기 중 유일하게 120의 배수이기 때문이다.
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4. 측정기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 버니어 캘리퍼스가 마이크로미터보다 측정정밀도가 높다.
  2. 사인 바(sine bar)는 공작물의 내경을 측정한다.
  3. 다이얼 게이지(dial gage)는 각도 측정기이다.
  4. 스트레이트 에지(straight edge)는 평면도의 측정에 사용된다.
(정답률: 82%)
  • 스트레이트 에지는 평면의 평평한 부분을 측정하기 위해 사용되며, 다른 측정기와 달리 측정 정밀도가 높지는 않지만, 평면도의 측정에 필수적인 도구이다.
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5. 브레이크 블록이 확장되면서 원통형 회전체의 내부에 접촉하여 제동되는 브레이크는?

  1. 블록 브레이크
  2. 밴드 브레이크
  3. 드럼 브레이크
  4. 원판 브레이크
(정답률: 76%)
  • 브레이크 블록이 확장되면서 원통형 회전체의 내부에 접촉하여 제동되는 브레이크는 "드럼 브레이크"입니다. 이는 브레이크 블록이 원통형 회전체의 내부에 있는 브레이크 드럼에 접촉하여 마찰력을 발생시켜 회전체를 제동시키는 방식으로 작동하기 때문입니다.
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6. 컴퓨터에 의한 통합 제조라는 의미로 제조 부문, 기술 부문 등의 제조 시스템과 경영 시스템을 통합 운영하는 생산시스템의 용어로 옳은 것은?

  1. CAM(computer aided manufacturing)
  2. FMS(flexible manufacturing system)
  3. CIM(computer integrated manufacturing)
  4. FA(factory automation)
(정답률: 80%)
  • CIM은 컴퓨터를 이용하여 제조 부문, 기술 부문 등의 제조 시스템과 경영 시스템을 통합 운영하는 생산시스템의 용어입니다. CAM은 컴퓨터를 이용하여 제조 공정을 자동화하는 시스템, FMS는 유연한 생산 라인을 구성하여 생산성을 높이는 시스템, FA는 공장 자동화 시스템을 의미합니다. 따라서, CIM은 이들 시스템을 통합하여 운영하는 개념으로 가장 적절한 용어입니다.
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7. 다음 중 큰 회전력을 전달할 수 있는 기계요소 순으로 나열된 것은?

  1. 안장 키＞경사 키＞스플라인＞평 키
  2. 스플라인＞경사 키＞평 키＞안장 키
  3. 안장 키＞평 키＞경사 키＞스플라인
  4. 스플라인＞평 키＞경사 키＞안장 키
(정답률: 87%)
  • 정답은 "스플라인＞경사 키＞평 키＞안장 키" 입니다.

    스플라인은 기계 요소 간의 연결 부위에서 회전력을 전달하는 데 특화되어 있습니다. 따라서 스플라인은 가장 큰 회전력을 전달할 수 있는 기계 요소 중 하나입니다.

    경사 키는 평 키보다 더 많은 접촉 면을 가지고 있어서 회전력을 더욱 효과적으로 전달할 수 있습니다.

    평 키는 단순한 형태로 회전력을 전달하는 데 사용됩니다.

    안장 키는 평 키보다 더 적은 접촉 면을 가지고 있어서 회전력을 전달하는 데는 적합하지 않습니다. 따라서 가장 작은 회전력을 전달할 수 있는 기계 요소 중 하나입니다.
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8. 스프링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 병렬 연결의 경우 스프링 상수는 커진다.
  2. 직렬 연결의 경우 스프링 상수는 작아진다.
  3. 같은 하중에서 처짐이 커지면 스프링 상수는 작아진다.
  4. 선형 스프링의 경우 하중이 한 일은 처짐과 스프링 상수의 곱과 같다.
(정답률: 80%)
  • 선형 스프링의 경우 하중이 한 일은 처짐과 스프링 상수의 곱과 같다는 설명이 옳지 않습니다. 선형 스프링의 경우 하중과 처짐이 비례하기 때문에 스프링 상수와는 관계가 없습니다. 따라서, 선형 스프링의 경우 하중이 한 일은 처짐과 하중의 곱과 같습니다.
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9. 유압 작동유의 점도가 지나치게 높을 때 발생하는 현상이 아닌 것은?

  1. 기기류의 작동이 불활성이 된다.
  2. 압력유지가 곤란하게 된다.
  3. 유동저항이 커져 에너지 손실이 증대한다.
  4. 유압유 내부 마찰이 증대하고 온도가 상승된다.
(정답률: 75%)
  • 압력유지가 곤란하게 된다는 것은 유압 작동유의 점도가 지나치게 높아서 유압 시스템 내부에서 유체가 움직이기 어려워지기 때문입니다. 이는 유압 작동유의 유동성이 떨어지고, 유압 시스템 내부에서 압력이 유지되지 않아 기기류의 작동이 불활성해지는 원인이 됩니다. 따라서 압력유지가 곤란하게 된다는 것은 유압 시스템의 기능을 제대로 수행하지 못하게 되는 것입니다.
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10. 가솔린기관과 디젤기관에 대한 비교 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 가솔린기관은 압축비가 디젤기관보다 일반적으로 크다.
  2. 디젤기관은 혼합기 형성에서 공기만 압축한 후 연료를 분사한다.
  3. 열효율은 디젤기관이 가솔린기관보다 상대적으로 크다.
  4. 디젤기관이 저속 성능이 좋고 회전력도 우수하다.
(정답률: 68%)
  • "가솔린기관은 압축비가 디젤기관보다 일반적으로 크다."가 옳지 않은 것입니다.

    가솔린기관과 디젤기관은 모두 내부 연소기관으로서, 공기와 연료를 혼합하여 연소시켜서 열에너지를 얻는 원리는 동일합니다. 그러나 가솔린기관은 스파크 플러그를 이용하여 연료와 공기를 혼합한 후 폭발시키는 방식으로 작동하며, 디젤기관은 압축된 공기에 연료를 분사하여 자연 발화시키는 방식으로 작동합니다.

    따라서, "디젤기관은 혼합기 형성에서 공기만 압축한 후 연료를 분사한다."와 "디젤기관이 저속 성능이 좋고 회전력도 우수하다."는 옳은 설명입니다. 또한, "열효율은 디젤기관이 가솔린기관보다 상대적으로 크다."도 맞는 설명입니다.

    그러나 "가솔린기관은 압축비가 디젤기관보다 일반적으로 크다."는 옳지 않습니다. 압축비는 공기를 압축하는 정도를 나타내는 지표로, 가솔린기관과 디젤기관 모두 압축비가 다양하게 존재합니다. 따라서, 이 설명은 옳지 않습니다.
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11. 일반적으로 큰 하중을 받거나 고속회전을 하는 축에 사용되는 합금의 성분이 아닌 것은?

  1. 베릴륨
  2. 니켈
  3. 몰리브덴
  4. 크롬
(정답률: 82%)
  • 베릴륨은 경량화와 고강도를 동시에 갖춘 합금으로, 고속회전을 하는 축에서 사용됩니다. 따라서 이 문제에서는 베릴륨이 정답입니다.
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12. 연강용 아크 용접봉에서 그 규격을 나타낼 때, E4301에서 43이 의미하는 것은?

  1. 피복제의 종류
  2. 용착 금속의 최저 인장강도
  3. 용접 자세
  4. 아크 용접시의 사용 전류
(정답률: 85%)
  • E4301에서 43은 용착 금속의 최저 인장강도를 나타냅니다. 이는 AWS(American Welding Society)에서 정한 규격 중 하나인데, E는 전극의 종류를 나타내고, 43은 용착 금속의 최저 인장강도를 나타냅니다. 따라서, E4301은 용착 금속의 최저 인장강도가 43ksi 이하인 용접봉을 의미합니다.
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13. 열영향부(HAZ)를 가장 좁게 할 수 있는 용접은?

  1. 마찰 용접
  2. TIG 용접
  3. MIG 용접
  4. 서브머지드 용접
(정답률: 69%)
  • 마찰 용접은 용접 부위를 가열시키는 과정에서 열 영향 부근이 매우 좁게 형성되기 때문에 HAZ를 가장 좁게 만들 수 있는 용접 방법 중 하나입니다. 이는 용접 부위에 대한 열 입력이 매우 짧기 때문에 발생하는 것으로, 다른 용접 방법에 비해 HAZ가 작아지므로 용접 부위의 기계적 성질이 더욱 향상됩니다.
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14. 홈이 깊게 가공되어 축의 강도가 약해지는 결점이 있으나 가공하기 쉽고, 60mm 이하의 작은 축에 사용되며, 특히 테이퍼 축에 사용하면 편리한 키는?

  1. 평행 키
  2. 경사 키
  3. 반달 키
  4. 평 키
(정답률: 76%)
  • 반달 키는 홈이 깊게 가공되어 축의 강도가 약해지는 결점이 있지만, 가공하기 쉽고 작은 축에 사용하기 적합하며, 특히 테이퍼 축에 사용하면 편리하다는 특징이 있습니다. 따라서 이 문제에서는 반달 키가 정답입니다.
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15. 강의 열처리에서 생기는 조직 중 가장 경도가 높은 것은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 소르바이트(sorbite)
  3. 마르텐사이트(martensite)
  4. 트루스타이트(troostite)
(정답률: 89%)
  • 강의 열처리 중 가장 경도가 높은 것은 마르텐사이트입니다. 이는 강재를 빠르게 냉각하여 얻어지는 구조로, 고온에서의 오스트나이트(austenite) 구조를 유지하지 못하고 강도가 높은 바늘 모양의 구조로 변화합니다. 이 구조는 결정 구조가 균일하고, 결함이 적어 경도가 높아지는 특징이 있습니다.
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16. 철판에 전류를 통전하며 외력을 이용하여 용접하는 방법은?

  1. 마찰 용접
  2. 플래쉬 용접
  3. 서브머지드 아크 용접
  4. 전자 빔 용접
(정답률: 66%)
  • 철판에 전류를 통전하면서 외력을 이용하여 용접하는 방법 중에서, 플래쉬 용접은 전류를 급격하게 증가시켜서 철판 표면을 녹이고, 그 상태에서 외력을 가해 철판을 용접하는 방법입니다. 이 방법은 용접 시간이 짧고, 용접 부위의 온도가 높아서 용접이 강력하게 이루어지며, 대형 철판 용접에도 적용할 수 있어서 널리 사용되고 있습니다.
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17. 소성변형의 전위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전위의 움직임에 따른 소성변형 과정이 슬립이다.
  2. 슬립은 결정면의 연속성을 파괴한다.
  3. 전위의 움직임을 방해할수록 재료는 경도와 강도가 증가한다.
  4. 혼합전위는 쌍정과 나사전위가 혼합된 전위를 말한다.
(정답률: 67%)
  • "혼합전위는 쌍정과 나사전위가 혼합된 전위를 말한다."가 옳지 않은 설명인 이유는 혼합전위는 쌍정과 나사전위가 아닌 쌍정과 나선전위가 혼합된 전위를 말하기 때문입니다.
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18. 금속의 파괴 현상 중 하나인 크리프(creep)현상에 대한 설명으로 적절한 것은?

  1. 응력이 증가하여 재료의 항복점을 지났을 때 일어나는 파괴 현상
  2. 반복응력이 장시간 가해졌을 때 일어나는 파괴 현상
  3. 응력과 온도가 일정한 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 연속적으로 진행되는 현상
  4. 균열이 진전되어 소성변형 없이 빠르게 파괴되는 현상
(정답률: 75%)
  • 응력과 온도가 일정한 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 연속적으로 진행되는 현상은 크리프(creep)현상입니다.
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19. 원통 코일 스프링의 스프링 상수 k에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. 유효감김 수 n에 반비례한다.
  2. 소선의 전단 탄성계수 G에 비례한다.
  3. 소선의 지름 d의 네제곱에 비례한다.
  4. 스프링의 평균 지름 D의 제곱에 비례한다.
(정답률: 83%)
  • "소선의 지름 d의 네제곱에 비례한다."는 원통 코일 스프링의 스프링 상수 k에 대한 설명으로 적절하지 않습니다.

    스프링의 평균 지름 D의 제곱에 비례하는 이유는 스프링의 평균 지름이 클수록 스프링의 길이가 더 길어지기 때문에 스프링 상수 k가 작아지게 됩니다. 따라서 스프링의 평균 지름 D의 제곱에 비례합니다.
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20. 절삭가공에 대한 일반적인 설명으로 옳은 것은?

  1. 경질재료일수록 절삭저항이 감소하여 표면조도가 양호하다.
  2. 절삭깊이를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호하다.
  3. 절삭속도를 증가시키면 절삭저항이 증가하여 표면조도가 불량하다.
  4. 절삭속도를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호하다.
(정답률: 82%)
  • 절삭가공은 회전하는 공구를 이용하여 불필요한 부분을 제거하는 가공 방법입니다. 이때 절삭깊이를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호해집니다. 이는 절삭력이 감소하면서 절삭저항이 감소하기 때문입니다. 따라서 보기 중 "절삭깊이를 감소시키면 구성인선이 감소하여 표면조도가 양호하다."가 옳은 설명입니다.
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