9급 국가직 공무원 기계일반 필기 기출문제복원 (2015-04-18)

9급 국가직 공무원 기계일반
(2015-04-18 기출문제)

목록

1. 구조용 강의 인장시험에 의한 공칭 응력－변형률 선도(stress-strain diagram)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비례한도(proportional limit)까지는 응력과 변형률이 정비례의 관계를 유지한다.
  2. 탄성한도(elastic limit)에 이를 때까지는 하중을 제거하면, 시험편이 최초의 변형이 없는 상태로 돌아간다.
  3. 항복점(yield point)에서는 하중이 증가하더라도 시험편의 변형이 일어나지 않는다.
  4. 극한응력(ultimate stress)은 선도 상에서의 최대 응력이다.
(정답률: 88%)
  • "항복점(yield point)에서는 하중이 증가하더라도 시험편의 변형이 일어나지 않는다."는 옳지 않은 설명입니다. 항복점 이후에도 하중이 증가하면 시험편은 계속해서 변형됩니다. 항복점 이전에는 응력과 변형률이 비례하던 관계가 불연속적으로 바뀌어서 응력이 증가하면 변형률이 더 크게 증가하는 현상이 나타납니다. 이를 플라스틱 변형이라고 합니다.
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2. 금속의 접촉부를 상온 또는 가열한 상태에서 압력을 가하여 결합시키는 용접은?

  1. 가스 용접
  2. 아크 용접
  3. 전자빔 용접
  4. 저항 용접
(정답률: 84%)
  • 저항 용접은 금속의 접촉부를 전기 저항을 이용하여 가열하고, 압력을 가하여 결합시키는 용접 방법입니다. 따라서 상온 또는 가열한 상태에서 압력을 가하여 결합시키는 점에서 다른 용접 방법과 구분됩니다.
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3. 평벨트에 비해 V벨트 전동장치에 대한 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 미끄럼이 적고 속도비가 보통 크다.
  2. 운전이 정숙하고 충격을 잘 흡수한다.
  3. 바로걸기와 엇걸기에 사용한다.
  4. 작은 장력으로 큰 동력을 전달할 수 있다.
(정답률: 93%)
  • 정답: "바로걸기와 엇걸기에 사용한다."

    해설: V벨트는 평벨트에 비해 미끄럼이 적고 속도비가 보통 크며, 운전이 정숙하고 충격을 잘 흡수하는 등의 특징이 있습니다. 또한 작은 장력으로 큰 동력을 전달할 수 있습니다. 하지만 V벨트는 평벨트와 달리 바로걸기나 엇걸기에 사용할 수 없습니다. 이는 V벨트가 평벨트보다 더욱 복잡한 형태를 가지고 있기 때문입니다. 따라서 바로걸기나 엇걸기에는 평벨트가 더 적합합니다.
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4. 단면적 500mm2, 길이 100mm의 봉에 50kN의 길이 방향 하중이 작용했을 때, 탄성영역에서 늘어난 길이는 2mm이다. 이 재료의 탄성계수는?

  1. 5GPa
  2. 2GPa
  3. 5MPa
  4. 2MPa
(정답률: 68%)
  • 탄성계수는 응력과 변형률의 비율로 정의됩니다. 즉, 탄성계수 = 응력 / 변형률입니다. 이 문제에서는 봉의 단면적과 길이, 그리고 하중과 늘어난 길이가 주어졌습니다. 이를 이용하여 응력과 변형률을 구할 수 있습니다.

    우선 응력을 구해보겠습니다. 응력은 하중을 단면적으로 나눈 값으로 정의됩니다. 따라서 응력 = 하중 / 단면적 = 50kN / 500mm2 = 100N/mm2 입니다.

    다음으로 변형률을 구해보겠습니다. 변형률은 늘어난 길이를 원래 길이로 나눈 값으로 정의됩니다. 따라서 변형률 = 늘어난 길이 / 원래 길이 = 2mm / 100mm = 0.02 입니다.

    이제 탄성계수를 구할 수 있습니다. 탄성계수 = 응력 / 변형률 = 100N/mm2 / 0.02 = 5000MPa = 5GPa 입니다.

    따라서 정답은 "5GPa" 입니다.
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5. 재료의 경도 측정에 사용되는 시험법과 그 시험에서 사용하는 압입자 및 측정하는 값을 나타낸 것 중 옳지 않은 것은?

  1. Brinell 경도:강구(steel ball), 압입자국의 깊이
  2. Vickers 경도:다이아몬드 피라미드, 압입자국의 대각선길이
  3. Shore 경도:다이아몬드 추, 반발되는 높이
  4. Rockwell C 경도:다이아몬드 콘(cone), 압입자국의 깊이
(정답률: 69%)
  • Brinell 경도에서 사용하는 압입자는 강구(steel ball)이며, 측정하는 값은 압입자국의 지름이 아니라 깊이입니다. 따라서 "Brinell 경도:강구(steel ball), 압입자국의 깊이"가 옳지 않은 것입니다.
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6. ㉠, ㉡에 들어갈 말을 올바르게 짝지은 것은? (순서대로 ㉠, ㉡)

  1. 어닐링(annealing), 마르텐사이트(martensite)
  2. 퀜칭(quenching), 마르텐사이트(martensite)
  3. 어닐링(annealing), 오스테나이트(austenite)
  4. 퀜칭(quenching), 오스테나이트(austenite)
(정답률: 81%)
  • ㉠: 열처리 과정 중 하나인 퀜칭(quenching)은 급속한 냉각을 통해 금속 내부의 구조를 변화시키는 과정입니다. 이 때 금속이 고온에서 급격히 냉각되면 마르텐사이트(martensite) 구조가 형성됩니다.

    ㉡: 마르텐사이트(martensite)는 강도가 높고 단단한 성질을 가진 금속 구조입니다. 이러한 성질 때문에 퀜칭(quenching) 과정에서 형성된 마르텐사이트(martensite)는 강도가 높은 금속으로 사용됩니다.
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7. 미끄럼 베어링과 구름 베어링의 특성을 비교한 설명으로 옳지 않은 것은? (순서대로 미끄럼 베어링, 구름 베어링)

  1. 자체 제작하는 경우가 많음, 표준형 양산품임
  2. 강성이 작음, 강성이 큼
  3. 진동 및 소음이 적음, 진동 및 소음이 발생하기 쉬움
  4. 저속회전에 적합, 고속회전에 적합
(정답률: 75%)
  • "강성이 작음, 강성이 큼"이 옳지 않은 설명입니다. 미끄럼 베어링은 구름 베어링보다 강성이 큽니다. 이는 미끄럼 베어링이 구름 베어링보다 더 많은 접촉면을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 미끄럼 베어링은 고속회전에 적합하고, 구름 베어링은 저속회전에 적합합니다.
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8. 원형축에 비틀림 모멘트를 가했을 경우에 축의 비틀림 각에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 축 재질의 전단탄성계수 값이 작을수록 비틀림 각은 감소한다.
  2. 축 길이가 증가할수록 비틀림 각은 감소한다.
  3. 단면 극관성모멘트값이 클수록 비틀림 각은 감소한다.
  4. 축 지름이 작을수록 비틀림 각은 감소한다.
(정답률: 70%)
  • 단면 극관성모멘트값이 클수록 비틀림 각은 감소한다. 이유는 단면 극관성모멘트값이 클수록 축의 단면이 더 강해지기 때문에 비틀림 모멘트에 대한 저항력이 높아지기 때문입니다. 따라서 비틀림 각이 감소하게 됩니다.
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9. 하중을 들어 올릴 때 효율이 30%이고 피치가 4mm인 1줄 나사를 40Nㆍmm의 토크로 회전시킬 때, 나사에 작용하는 축방향의 하중[N]은? (단, π는 3으로 계산한다)

  1. 18
  2. 19
  3. 20
  4. 21
(정답률: 48%)
  • 나사에 작용하는 축방향 하중은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    나사에 작용하는 토크 = 나사에 작용하는 축방향 하중 × 나사의 피치 × π/2

    따라서 축방향 하중은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    축방향 하중 = 나사에 작용하는 토크 ÷ (나사의 피치 × π/2)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    축방향 하중 = 40 ÷ (4 × 3/2) ≈ 18

    따라서 정답은 "18"입니다.
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10. 밀링가공에서 밀링커터의 날(tooth)당 이송 0.2mm/tooth, 회전당 이송 0.4mm/rev, 커터의 날 2개, 커터의 회전속도 500rpm일 때, 테이블의 분당 이송 속도[mm/min]는?

  1. 100
  2. 200
  3. 400
  4. 800
(정답률: 75%)
  • 커터의 회전속도는 500rpm이므로 1분당 회전수는 500회이다. 따라서 1회전당 이송 거리는 0.4mm/rev이다. 커터의 날이 2개이므로 1회전당 밀링커터의 이송 거리는 0.4mm/rev x 2 = 0.8mm이다. 따라서 밀링커터의 날당 이송 거리는 0.8mm/2 = 0.4mm/tooth이다. 이를 이용하여 테이블의 분당 이송 속도를 계산하면 다음과 같다.

    테이블의 분당 이송 속도 = 밀링커터의 날당 이송 속도 x 밀링커터의 이송 횟수 x 커터의 회전수
    = 0.2mm/tooth x 2 x 500rpm
    = 200mm/min

    따라서 정답은 "200"이다.
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11. 드릴링머신 가공에서 접시머리나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 가공하는 작업으로 옳은 것은?

  1. 리밍(reaming)
  2. 카운터보링(counterboring)
  3. 카운터싱킹(countersinking)
  4. 스폿페이싱(spotfacing)
(정답률: 87%)
  • 접시머리나사의 머리가 들어갈 부분을 원추형으로 가공하는 작업은 카운터싱킹(countersinking)입니다. 카운터싱킹은 원하는 깊이와 각도에 따라 원추형으로 가공하여 나사 머리가 부드럽게 들어갈 수 있도록 만드는 작업입니다. 이는 나사와 부품 간의 결합력을 높이고, 부품의 외관을 깔끔하게 만들어주는 역할을 합니다.
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12. 소성가공법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 압출:상온 또는 가열된 금속을 용기 내의 다이를 통해 밀어내어 봉이나 관 등을 만드는 가공법
  2. 인발:금속 봉이나 관 등을 다이를 통해 축방향으로 잡아당겨 지름을 줄이는 가공법
  3. 압연:열간 혹은 냉간에서 금속을 회전하는 두 개의 롤러 사이를 통과시켜 두께나 지름을 줄이는 가공법
  4. 전조:형을 사용하여 판상의 금속 재료를 굽혀 원하는 형상으로 변형시키는 가공법
(정답률: 82%)
  • 소성가공법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 "전조:형을 사용하여 판상의 금속 재료를 굽혀 원하는 형상으로 변형시키는 가공법"이다. 전조는 판상이 아닌 금속 봉이나 관 등을 사용하여 가공하는 방법이다.
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13. 피치원 지름 D, 기어잇수 Z, 공구압력각 α인 평기어의 기초원 피치로 옳은 것은?

(정답률: 73%)
  • 정답은 ""입니다.

    평기어의 기초원 피치는 P = πD/Z입니다. 따라서 피치원 지름 D와 기어잇수 Z가 주어졌을 때, 기초원 피치는 D/Z가 됩니다.

    공구압력각 α는 기어의 톱니면과 공구면이 접하는 각도로, 일반적으로 20도입니다. 이 각도는 기어의 모듈과 관련이 있으며, 평기어의 경우 모듈이 일정하므로 공구압력각도 일정합니다.

    따라서 기초원 피치는 D/Z이며, 이 값은 ""와 같습니다.
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14. 금속표면에 구슬 알갱이를 고속으로 발사해 냉간가공의 효과를 얻고, 표면층에 압축 잔류응력을 부여하여 금속부품의 피로수명을 향상시키는 방법은?

  1. 숏피닝(shot peening)
  2. 샌드블라스팅(sand blasting)
  3. 텀블링(tumbling)
  4. 초음파세척(ultrasonic cleaning)
(정답률: 95%)
  • 숏피닝은 고속으로 발사되는 구슬 알갱이가 금속표면에 충돌하여 작은 충격파를 발생시키고, 이로 인해 표면층에 압축 잔류응력을 부여하는 방법입니다. 이는 금속부품의 피로수명을 향상시키는 효과가 있습니다. 따라서 숏피닝이 정답입니다. 샌드블라스팅은 표면을 깨끗하게 만드는 목적으로 사용되며, 텀블링은 부품의 모양을 정교하게 다듬는 목적으로 사용됩니다. 초음파세척은 부품의 미세한 구멍이나 틈새를 깨끗이 만드는 목적으로 사용됩니다.
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15. 냉간가공과 열간가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 냉간가공을 하면 가공면이 깨끗하고 정확한 치수 가공이 가능하다.
  2. 재결정온도 이상에서의 가공을 열간가공이라 한다.
  3. 열간가공은 소재의 변형저항이 적어 소성가공이 용이하다.
  4. 냉간가공은 열간가공보다 표면산화물의 발생이 많다.
(정답률: 81%)
  • "냉간가공은 열간가공보다 표면산화물의 발생이 많다."가 옳지 않은 것이며, 이유는 냉간가공 시 소재 표면에 마찰력이 발생하여 표면에 산화물이 생성되기 때문입니다. 따라서 열간가공보다 냉간가공 시 표면에 산화물이 더 많이 생성됩니다.
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16. M은 질량, L은 길이, T는 시간이라고 할 때, 점성계수의 차원은?

  1. ML-1T-2
  2. ML-1T-1
  3. MLT-1
  4. M-1L-1T-2
(정답률: 69%)
  • 점성계수는 단위 면적당 단위 시간에 흐르는 유체의 저항을 나타내는 값입니다. 따라서 점성계수의 차원은 "질량/길이/시간"의 형태로 표현됩니다. 이를 기본 차원으로 환산하면 "ML-1T-1"이 됩니다. 따라서 정답은 "ML-1T-1"입니다.
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17. 버니어 캘리퍼스의 길이 측정이 그림과 같을 때 측정값[mm]은? (단, 아들자는 39mm를 20등분한 것이다)

  1. 12.20
  2. 12.30
  3. 12.45
  4. 12.90
(정답률: 85%)
  • 아들자는 39mm를 20등분하므로 1등분은 39/20 = 1.95mm 이다.

    그림에서 측정값은 6등분과 11등분 사이의 길이이다.

    따라서 측정값은 (6+11) x 1.95/2 = 12.45mm 이다.

    따라서 정답은 "12.45" 이다.
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18. 내연기관에서 도시열효율, 이론열효율, 제동(순)열효율 사이의 관계로 옳은 것은?

  1. 이론열효율＜도시열효율＜제동(순)열효율
  2. 제동(순)열효율＜이론열효율＜도시열효율
  3. 제동(순)열효율＜도시열효율＜이론열효율
  4. 도시열효율＜이론열효율＜제동(순)열효율
(정답률: 83%)
  • 제동(순)열효율＜도시열효율＜이론열효율이 옳은 관계이다.

    도시열효율은 실제 운전 조건에서 얼마나 효율적으로 연료를 사용하는지를 나타내는 지표이다. 이에 비해 이론열효율은 이상적인 운전 조건에서 최대한 효율적으로 연료를 사용할 때의 효율을 나타내는 지표이다. 따라서 실제 운전 조건에서는 이론열효율보다 도시열효율이 낮을 수밖에 없다.

    제동(순)열효율은 엔진에서 생산된 에너지 중 실제로 바퀴에 전달되는 비율을 나타내는 지표이다. 이는 변속기, 드라이브샤프트, 차축 등의 기계적 손실로 인해 도시열효율보다 더 낮을 수밖에 없다. 따라서 제동(순)열효율＜도시열효율＜이론열효율이 옳은 관계이다.
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19. 기계 및 구조물의 1자유도계 선형(linear)진동과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 질량이 증가할 때 고유진동수는 감소한다.
  2. 강성이 증가할 때 고유진동수는 증가한다.
  3. 감쇠가 존재하면 공진에서 변위가 무한대로 되지 않는다.
  4. 가진력이 클수록 고유진동수는 증가한다.
(정답률: 65%)
  • "가진력이 클수록 고유진동수는 증가한다."라는 설명이 옳지 않습니다.

    가진력이란 외부에서 가해지는 주기적인 힘으로, 1자유도계의 경우에는 질량과 강성이 일정한 경우에만 적용됩니다. 가진력이 클수록 진동의 크기는 커지지만, 고유진동수는 변하지 않습니다. 고유진동수는 질량과 강성에만 영향을 받으며, 질량이 증가하면 고유진동수는 감소하고, 강성이 증가하면 고유진동수는 증가합니다.
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20. 회로의 압력이 설정치 이상이 되면 밸브가 열려 설정 압력 이상으로 증가하는 것을 방지하는 데 사용되는 유압밸브의 기호는?

(정답률: 83%)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 유압밸브의 기호 중에서도 이 기호는 압력이 증가할 때 밸브가 열리는 것을 방지하는 기능을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 이 기호가 정답이 됩니다.
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