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

9급 국가직 공무원 기계일반 2015-04-18 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 기계일반
(2015-04-18 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

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: 86%)
  • 항복점은 재료가 외력에 버틸 수 있는 한계점으로, 이 지점을 지나면 하중이 크게 증가하지 않더라도 급격한 소성 변형이 일어납니다.
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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: 81%)
  • 저항 용접은 금속 접촉부에 강한 압력을 가한 상태에서 전류를 흘려 발생하는 저항열을 이용해 결합시키는 용접 방식입니다.
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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: 91%)
  • V벨트는 벨트의 단면이 사다리꼴 형태로 풀리에 끼워져 마찰력이 크기 때문에 바로걸기 방식으로만 사용 가능합니다.

    오답 노트
    바로걸기와 엇걸기에 사용한다: V벨트는 구조상 엇걸기가 불가능하며 바로걸기만 가능합니다.
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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: 67%)
  • 재료의 탄성계수는 하중, 길이, 단면적, 늘어난 길이의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{P \times L}{A \times \delta}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{50 \times 100}{500 \times 2}$
    ③ [최종 결과] $E = 5$
    계산 결과 $5\text{kN/mm}^2$이며, 이는 $5\text{GPa}$와 같습니다.
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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: 64%)
  • 브리넬(Brinell) 경도 시험은 강구를 압입한 후, 압입자국의 깊이가 아니라 압입자국의 직경(또는 표면적)을 측정하여 경도를 산출합니다.
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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: 77%)
  • 강을 변태점 온도 이상으로 가열한 후 물이나 기름 등의 냉각제에 넣어 급랭시키는 열처리를 퀜칭(quenching)이라고 하며, 이 과정을 통해 매우 단단한 마르텐사이트(martensite) 조직이 형성됩니다.
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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: 73%)
  • 미끄럼 베어링은 유막을 형성하여 마찰을 줄이므로 고속 회전에 적합하며, 구름 베어링은 전동체를 이용하므로 저속 회전 및 기동 시 마찰이 적어 적합합니다.

    오답 노트
    저속회전에 적합, 고속회전에 적합: 미끄럼 베어링은 고속에, 구름 베어링은 저속에 더 적합함
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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: 71%)
  • 원형축의 비틀림 각은 단면 극관성모멘트와 전단탄성계수에 반비례하고, 축 길이에 비례합니다. 따라서 단면 극관성모멘트값이 클수록 비틀림 각은 감소하는 것이 맞습니다.

    오답 노트
    축 재질의 전단탄성계수 값이 작을수록: 비틀림 각 증가
    축 길이가 증가할수록: 비틀림 각 증가
    축 지름이 작을수록: 비틀림 각 증가
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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: 52%)
  • 나사의 효율 공식을 이용하여 축방향 하중을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{2 \pi T \eta}{p}$ (축방향 하중 = 2 × π × 토크 × 효율 / 피치)
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{2 \times 3 \times 40 \times 0.3}{4}$
    ③ [최종 결과] $Q = 18$
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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: 74%)
  • 테이블의 분당 이송 속도는 날당 이송, 날 수, 회전속도를 모두 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$f = f_z \times Z \times N$$
    ② [숫자 대입]
    $$f = 0.2 \times 2 \times 500$$
    ③ [최종 결과]
    $$f = 200$$
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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: 86%)
  • 카운터싱킹은 접시머리나사가 들어갈 수 있도록 구멍 입구를 원추형으로 가공하는 작업입니다.

    오답 노트
    리밍: 홀 내면을 정밀하게 다듬는 작업
    카운터보링: 볼트 머리를 묻기 위해 원통형 구멍을 파는 작업
    스폿페이싱: 볼트나 너트가 닿는 표면만 평평하게 파내는 작업
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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%)
  • 전조는 표면이 경화된 다이 사이에 소재를 넣고 힘을 가해 소성 변형시켜 기어, 나사, 볼 등을 제작하는 가공법입니다.

    오답 노트
    형을 사용하여 판상의 금속 재료를 굽혀 원하는 형상으로 변형시키는 가공법: 형단조
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13. 피치원 지름 D, 기어잇수 Z, 공구압력각 α인 평기어의 기초원 피치로 옳은 것은?

(정답률: 74%)
  • 평기어의 피치원 피치는 $\pi D / Z$이며, 기초원 피치는 여기에 압력각의 코사인 값을 곱하여 산출합니다.
    $$\frac{\pi D}{Z} \cos \alpha$$
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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: 92%)
  • 숏피닝(shot peening)은 금속 표면에 작은 구슬(shot)을 고속으로 충돌시켜 표면층에 압축 잔류응력을 형성함으로써, 균열 발생을 억제하고 피로수명을 향상시키는 표면 처리 방법입니다.
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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: 78%)
  • 열간가공은 재결정온도 이상에서 가열하여 진행하므로 금속 표면이 산화되어 산화물(스케일)이 많이 발생합니다. 반면 냉간가공은 상온에서 가공하므로 표면 산화가 거의 일어나지 않습니다.

    오답 노트
    재결정온도 이상 가공: 열간가공의 정의
    변형저항 적음: 열간가공의 특징
    깨끗한 가공면 및 정밀 치수: 냉간가공의 특징
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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: 65%)
  • 점성계수의 차원은 단위 분석을 통해 도출할 수 있습니다. 점성계수의 단위는 $\text{Pa} \cdot \text{s}$ 또는 $\text{kg}/(\text{m} \cdot \text{s})$입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mu = \frac{F \cdot t}{A \cdot v}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\mu = \frac{(M L T^{-2}) \cdot T}{L^{2} \cdot (L T^{-1})}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\mu = M L^{-1} T^{-1}$$
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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: 84%)
  • 버니어 캘리퍼스의 측정값은 어미자의 눈금과 아들자의 일치 눈금을 합산하여 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$측정값 = 어미자 눈금 + (아들자 일치 눈금 \times 최소 눈금)$$
    ② [숫자 대입]
    $$측정값 = 12 + (9 \times 0.05)$$
    ③ [최종 결과]
    $$측정값 = 12.45$$
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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: 77%)
  • 내연기관의 효율은 손실 요인이 추가될수록 낮아집니다. 이상적인 상태의 이론열효율이 가장 높고, 실제 작동 시 열손실을 고려한 도시열효율, 마지막으로 마찰손실까지 모두 고려한 제동(순)열효율 순으로 크기가 결정됩니다.
    따라서 제동(순)열효율 < 도시열효율 < 이론열효율 관계가 성립합니다.
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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: 61%)
  • 고유진동수는 시스템의 물리적 특성인 질량과 강성에 의해서만 결정되는 고유한 값입니다.

    오답 노트
    가진력이 클수록 고유진동수는 증가한다: 고유진동수는 외부에서 가해지는 가진력의 크기와는 전혀 관계가 없습니다.
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20. 회로의 압력이 설정치 이상이 되면 밸브가 열려 설정 압력 이상으로 증가하는 것을 방지하는 데 사용되는 유압밸브의 기호는?

(정답률: 80%)
  • 회로 내의 압력이 설정치 이상으로 상승했을 때 밸브가 열려 오일을 탱크로 되돌림으로써 시스템의 최고 압력을 제한하는 릴리프 밸브에 대한 설명입니다.

    오답 노트
    : 유압 펌프
    : 감압 밸브
    : 시퀀스 밸브
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