9급 국가직 공무원 기계일반 필기 기출문제복원 (2016-04-09)

9급 국가직 공무원 기계일반 2016-04-09 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 기계일반
(2016-04-09 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 관통하는 구멍을 뚫을 수 없는 경우에 사용하는 것으로 볼트의 양쪽 모두 수나사로 가공되어 있는 머리 없는 볼트는?

  1. 스터드 볼트
  2. 관통 볼트
  3. 아이 볼트
  4. 나비 볼트
(정답률: 87%)
  • 스터드 볼트는 머리 부분이 없으며 양단이 모두 수나사로 가공되어 있어, 구멍을 완전히 관통시킬 수 없는 구조에서 체결용으로 사용됩니다.
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2. 압력용기 내의 게이지 압력이 30kPa로 측정되었다. 대기압력이 100kPa일 때 압력용기 내의 절대압력[kPa]은?

  1. 130
  2. 70
  3. 30
  4. 0
(정답률: 83%)
  • 절대압력은 기준이 되는 대기압력에 측정된 게이지 압력을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{abs} = P_{atm} + P_{gauge}$
    ② [숫자 대입] $P_{abs} = 100 + 30$
    ③ [최종 결과] $P_{abs} = 130$
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3. 가공경화(work hardening) 혹은 변형경화(strain hardening) 현상이 발생하는 예가 아닌 것은?

  1. 선재의 단면적을 감소시키기 위한 인발 공정
  2. 제작된 부품에 수행하는 어닐링(annealing) 공정
  3. 볼트 머리 제작을 위한 단조 공정
  4. 자동차 차체용 박판 제작을 위한 압연 공정
(정답률: 83%)
  • 어닐링(annealing) 공정은 재료를 가열 후 서서히 냉각시켜 내부 응력을 제거하고 변형을 복귀시키는 열처리 공정으로, 가공경화가 아닌 경화 제거 공정입니다.

    오답 노트
    인발, 단조, 압연은 모두 소성 변형을 통해 재료의 강도를 높이는 가공경화의 대표적 사례임
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4. 연삭숫돌 및 연삭공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연삭숫돌의 숫돌입자 크기를 나타내는 입도번호가 낮을수록 연삭공정으로 우수한 표면정도를 얻을 수 있다.
  2. 결합도가 높은 연삭숫돌은 연한 재료의 연삭공정에 사용된다.
  3. 연삭숫돌은 숫돌입자, 결합제, 기공의 세 가지 요소로 구성된다.
  4. 연삭공정은 전통적인 절삭공정보다 높은 비에너지를 요구한다.
(정답률: 68%)
  • 연삭숫돌의 입도번호는 숫돌 입자의 크기를 나타내며, 번호가 높을수록 입자가 미세해져 더 우수한 표면정도를 얻을 수 있습니다.

    오답 노트
    결합도가 높으면 입자가 잘 빠지지 않아 연한 재료에 적합함 / 숫돌입자, 결합제, 기공으로 구성됨 / 연삭은 매우 작은 칩을 생성하므로 일반 절삭보다 비에너지가 높음
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5. 다음의 공구재료를 200oC 이상의 고온에서 경도가 높은 순으로 옳게 나열한 것은?

  1. 초경합금＞세라믹공구＞고속도강＞탄소공구강
  2. 초경합금＞세라믹공구＞탄소공구강＞고속도강
  3. 세라믹공구＞초경합금＞고속도강＞탄소공구강
  4. 고속도강＞초경합금＞탄소공구강＞세라믹공구
(정답률: 80%)
  • 공구 재료의 고온 경도는 재료의 내열성과 내마모성에 결정되며, 세라믹은 매우 높은 온도에서 소성되기 때문에 고온 경도가 가장 우수합니다.
    고온 경도 순서: 세라믹공구 $\text{>} $ 초경합금 $\text{>} $ 고속도강 $\text{>} $ 탄소공구강
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6. 길이 2m의 강체 OE는 그림에서 보여지는 순간에 시계방향의 각속도 α＝10rad/sec와 반시계방향 각가속도 ω＝1,000rad/sec2으로 점 O에 대하여 평면 회전운동한다. 이 순간 E 점의 가속도에 대한 설명으로 옳은 것은?

(정답률: 56%)
  • 강체의 회전운동에서 점 E의 가속도는 회전 중심 O에 대한 법선 가속도(구심 가속도)와 접선 가속도의 합으로 결정됩니다.
    법선 가속도 $a_n$은 각속도의 제곱에 비례하고, 접선 가속도 $a_t$는 각가속도에 비례합니다.
    ① [기본 공식]
    $$a_n = r \omega^2$$
    $$a_t = r \alpha$$
    ② [숫자 대입]
    $$a_n = 2 \times 10^2 = 200$$
    $$a_t = 2 \times 1000 = 2000$$
    ③ [최종 결과]
    법선 방향(EO)으로 $200 \text{m/sec}^2$, 접선 방향(EA)으로 $2000 \text{m/sec}^2$인 가 정답입니다.
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7. 내연기관에 사용되는 윤활유의 점도에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. SAE 번호가 높을수록 윤활유의 점도가 높다.
  2. SAE 번호는 윤활유의 사용가능한 외기온도를 나타내는 지표가 된다.
  3. 점도지수(viscosity index)가 높은 것일수록 온도변화에 대한 점도변화가 크다.
  4. 절대점도의 단위로 Paㆍs 또는 Poise를 사용한다.
(정답률: 74%)
  • 점도지수(Viscosity Index)는 온도 변화에 따른 점도 변화의 정도를 나타내는 지수로, 점도지수가 높을수록 온도 변화에 따른 점도 변화가 작아 열적 안정성이 높음을 의미합니다.

    오답 노트
    SAE 번호: 번호가 높을수록 점도가 높으며, 사용 가능한 외기온도 지표로 활용됨
    절대점도 단위: $\text{Pa} \cdot \text{s}$ 또는 $\text{Poise}$를 사용함
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8. 철(Fe)에 탄소(C)를 함유한 탄소강(carbon steel)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 탄소함유량이 높을수록 비중이 증가한다.
  2. 탄소함유량이 높을수록 비열과 전기저항이 증가한다.
  3. 탄소함유량이 높을수록 연성이 감소한다.
  4. 탄소함유량이 0.2% 이하인 탄소강은 산에 대한 내식성이 있다.
(정답률: 65%)
  • 탄소강에서 탄소 함유량이 증가하면 일반적으로 비중은 감소하는 경향을 보입니다.

    오답 노트
    비열과 전기저항 증가: 탄소 함유량 증가 시 나타나는 특성
    연성 감소: 탄소 함유량 증가 시 경도는 높아지고 연성은 감소함
    내식성: 저탄소강은 상대적으로 산에 대한 내식성이 있음
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9. 특정한 온도 영역에서 이전의 결정립을 대신하여 새로운 결정립이 생성되는 금속의 재결정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 재결정은 금속의 강도를 낮추고 연성을 증가시킨다.
  2. 냉간가공도가 클수록 재결정 온도는 낮아진다.
  3. 냉간가공에 의한 선택적 방향성은 재결정 온도에서 등방성으로 회복된다.
  4. 냉간가공도가 일정한 경우에는 온도가 증가함에 따라 재결정 시간이 줄어든다.
(정답률: 63%)
  • 재결정 과정에서 냉간가공으로 인해 형성된 선택적 방향성(이방성)은 재결정 온도에서 등방성으로 회복되는 것이 아니라, 이방성으로 회복됩니다.
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10. 강의 열처리 및 표면경화에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 구상화 풀림(spheroidizing annealing):과공석강에서 초석 탄화물이 석출되어 기계가공성이 저하되는 문제를 해결하기 위해 행하는 열처리 공정으로, 탄화물을 구상화하여 기계가공성 및 인성을 향상시키기 위해 수행된다.
  2. 불림(normalizing):가공의 영향을 제거하고 결정립을 조대화시켜 기계적 성질을 향상시키기 위해 수행된다.
  3. 침탄법:표면은 내마멸성이 좋고 중심부는 인성이 있는 기계 부품을 만들기 위해 표면층만을 고탄소로 조성하는 방법이다.
  4. 심냉(subzero)처리:잔류 오스테나이트(austenite)를 마르텐사이트(martensite)화 하기 위한 공정이다.
(정답률: 68%)
  • 불림(normalizing)은 가공 영향을 제거하고 결정립을 미세화하여 기계적 성질을 향상시키는 공정입니다. 결정립을 조대화시키는 것이 아니라 미세화시키는 것이 핵심입니다.
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11. 전달 토크가 크고 정밀도가 높아 가장 널리 사용되는 키(key)로서, 벨트풀리와 축에 모두 홈을 파서 때려 박는 키는?

  1. 평 키
  2. 안장 키
  3. 접선 키
  4. 묻힘 키
(정답률: 77%)
  • 묻힘 키는 축과 풀리(보스) 양쪽 모두에 홈을 파서 끼워 넣는 방식으로, 전달 토크가 크고 정밀도가 매우 높습니다.

    오답 노트
    평 키: 축을 평평하게 깎고 보스에만 홈을 파서 사용
    안장 키: 보스에만 홈을 파서 사용
    접선 키: 축의 접선 방향으로 홈을 내어 두 개의 키를 120° 간격으로 배치
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12. 축압 브레이크의 일종으로 마찰패드에 회전축 방향의 힘을 가하여 회전을 제동하는 장치는?

  1. 블록 브레이크
  2. 밴드 브레이크
  3. 드럼 브레이크
  4. 디스크 브레이크
(정답률: 67%)
  • 디스크 브레이크는 마찰패드를 회전하는 디스크(축 방향)로 압착하여 제동하는 축압 브레이크의 대표적인 장치입니다.

    오답 노트
    블록 브레이크: 브레이크 블록을 직접 가압하여 제동
    밴드 브레이크: 밴드와 드럼 사이의 마찰력을 이용
    드럼 브레이크: 브레이크 슈를 드럼 바깥 방향으로 밀어 제동
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13. 수차에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 프란시스 수차는 반동수차의 일종이다.
  2. 프란시스 수차에서는 고정깃과 안내깃에 의해 유도된 물이 회전차를 회전시키고 축방향으로 송출된다.
  3. 프로펠러 수차는 축류형 반동수차로 수량이 많고 저낙차인 곳에 적용된다.
  4. 펠턴 수차는 고낙차에서 수량이 많은 곳에 사용하기 적합하다.
(정답률: 65%)
  • 펠턴 수차는 고낙차 환경에서 사용되지만, 수량이 적은 저유량 조건에 적합한 충동수차입니다.

    오답 노트
    프란시스 수차: 반동수차의 일종
    프로펠러 수차: 저낙차, 다량의 수량에 적합한 축류형 반동수차
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14. 연신율이 20%인 재료의 인장시험에서 파괴되기 직전의 시편 전체길이가 24cm일 때 이 시편의 초기 길이[cm]는?

  1. 19.2
  2. 20.0
  3. 28.8
  4. 30.0
(정답률: 78%)
  • 연신율은 초기 길이에 대해 늘어난 길이의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $\text{연신율} = \frac{L_{f} - L_{0}}{L_{0}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $20 = \frac{24 - L_{0}}{L_{0}} \times 100 \implies 0.2 L_{0} = 24 - L_{0} \implies 1.2 L_{0} = 24$
    ③ [최종 결과] $L_{0} = 20.0$
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15. ㉠, ㉡에 들어갈 말을 올바르게 짝지은 것은? (순서대로 ㉠, ㉡)

  1. 인베스트먼트 주조, 소결
  2. 분말야금, 경화
  3. 금속사출성형, 경화
  4. 분말사출성형, 소결
(정답률: 69%)
  • 금속이나 세라믹 분말을 바인더(왁스 등)와 혼합하여 사출 성형한 후, 바인더를 제거하고 고온에서 굽는 공정은 분말사출성형이며, 이때 고온으로 가열하여 치밀화하는 과정을 소결이라고 합니다.
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16. 절삭속도를 변화시키면서 공구 수명시험을 하였다. 절삭속도를 60m/min으로 하였을 때 공구의 수명이 1200min, 절삭속도를 600m/min으로 하였을 때 수명은 12min이었다. 절삭속도가 300m/min일 때 그 공구의 수명[min]은?

  1. 24
  2. 48
  3. 240
  4. 600
(정답률: 55%)
  • 테일러의 공구 수명 방정식을 이용하여 절삭속도와 수명의 관계를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V \times T^{n} = C$
    ② [숫자 대입] $60 \times 1200^{n} = 600 \times 12^{n} \implies 100^{n} = 10^{1} \implies n = 0.5$
    $$60 \times 1200^{0.5} = 300 \times T^{0.5}$$
    ③ [최종 결과] $T = 48$
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17. 가솔린기관과 디젤기관의 비교 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 디젤기관은 연료소비율이 낮고 열효율이 높다.
  2. 디젤기관은 평균유효압력 차이가 크지 않아 회전력 변동이 작다.
  3. 디젤기관은 압축압력, 연소압력이 가솔린기관에 비해 낮아 출력당 중량이 작고, 제작비가 싸다.
  4. 디젤기관은 연소속도가 느린 경유나 중유를 사용하므로 기관의 회전속도를 높이기 어렵다.
(정답률: 66%)
  • 디젤기관은 가솔린기관보다 압축압력과 연소압력이 훨씬 높기 때문에, 이를 견디기 위해 구조가 튼튼해야 하므로 출력당 중량이 크고 제작비가 고가입니다.
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18. 연삭가공 및 특수가공에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 방전가공에서 방전액은 냉각제의 역할을 한다.
  2. 전해가공은 공구의 소모가 크다.
  3. 초음파가공 시 공작물은 연삭입자에 의해 미소 치핑이나 침식작용을 받는다.
  4. 전자빔 가공은 전자의 운동에너지로부터 얻는 열에너지를 이용한다.
(정답률: 74%)
  • 전해가공은 전기화학적 용해 원리를 이용하므로 공구의 마모나 소모가 거의 없는 것이 특징입니다.
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19. 호칭이 2N M8×1인 나사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 리드는 2mm이다.
  2. 오른나사이다.
  3. 피치는 1mm이다.
  4. 유효지름은 8mm이다.
(정답률: 67%)
  • 나사의 호칭 표기 $2N\ M8\times 1$에서 $M8$의 $8$은 나사의 외경(호칭치수)을 의미하며, 유효지름은 외경보다 작은 값입니다. 따라서 유효지름이 $8\text{mm}$라는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    리드는 줄 수와 피치의 곱으로 계산하므로 $2\times 1 = 2\text{mm}$가 맞습니다.
    별도의 표기가 없으면 기본적으로 오른나사입니다.
    호칭 표기 끝의 $1$은 피치가 $1\text{mm}$임을 의미합니다.
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20. 사출성형품의 불량원인과 대책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 플래싱(flashing):고분자 수지가 금형의 분리면(parting line)의 틈으로 흘러나와 고화 또는 경화된 것으로, 금형 자체의 체결력을 높임으로써 해결될 수 있다.
  2. 주입부족(short shot):용융수지가 금형 공동을 완전히 채우기 전에 고화되어 발생하는 결함으로, 성형 압력을 높임으로써 해결될 수 있다.
  3. 수축(shrinkage):수지가 금형공동에서 냉각되는 동안 발생하는 수축에 의한 치수 및 형상 변화로, 성형수지의 온도를 낮춰 해결될 수 있다.
  4. 용접선(weld line):용융수지가 금형공동의 코어 등의 주위를 흐르면서 반대편에서 서로 만나는 경계 부분의 기계적 성질이 떨어지는 결함으로, 게이트의 위치변경 등으로 개선할 수 있다.
(정답률: 73%)
  • 수축(shrinkage) 결함은 냉각 과정에서 발생하며, 이를 해결하기 위해서는 성형수지의 온도를 낮추는 것이 아니라 오히려 높여 유동성을 확보하거나 보압을 조절해야 합니다.
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