19년 2회차

기어의 절삭 가공법은 크게 형판(templet)을 이용하는 방법, 총형 공구를 이용하는 방법, 창성법으로 분류된다.

'다인 공구를 이용하는 절삭법'은 기어 가공의 일반적인 분류 항목에 해당하지 않는다.

니형 밀링머신의 크기(호칭)는 일반적으로 테이블 작업면의 크기, 테이블의 이동거리(좌우·전후·상하), 테이블 전후 이송 기준 호칭번호로 표시한다.

반면 콜릿 척의 크기는 공구(밀링커터 등)를 물리는 부속품의 규격일 뿐, 기계 자체의 크기·호칭을 나타내는 항목이 아니다.

구성인선(built-up edge)은 절삭 시 칩의 일부가 공구날 끝에 용착되어 자라나는 현상으로, 절삭속도를 높이거나 절삭유를 충분히 공급하고 공구의 윗면 경사각을 크게 하면 억제할 수 있다.

반대로 절삭 깊이를 깊게 하면 절삭저항과 마찰열이 커져 구성인선이 오히려 더 잘 발생하므로, 절삭 깊이를 깊게 하는 것은 구성인선 방지 대책이 될 수 없다.

한계 게이지는 허용할 수 있는 부품 치수의 최대·최소값(공차 한계)을 미리 정해두고, 실제 부품 치수가 이 범위 안에 드는지 통과·불통과 방식으로 빠르게 검사하는 게이지이다.

• 다이얼 게이지는 변위를 지침으로 읽어 정밀 측정하는 계기이다.
• 게이지 블록은 길이의 기준을 제공하는 표준 게이지이다.
• 간극 게이지는 틈새(간극)의 크기를 재는 게이지이다.

선반 가공에서 가공변질층은 절삭에 의한 소성변형·가공경화가 남는 표면 아래층으로, 이송이 커지거나 절삭각이 커질수록 깊어지고, 절삭속도가 커지면 얕아진다.

반면 절삭온도가 상승하면 재료가 열적으로 연화되어 가공경화 효과가 줄어들므로 가공변질층은 오히려 얕아진다.

따라서 절삭온도가 상승하면 가공변질층이 깊어진다는 설명이 옳지 않다.

센터 펀치는 드릴로 구멍을 뚫기 전에 드릴 끝이 미끄러지지 않도록 중심 위치를 표시(자국)하는 데 쓰는 공구로, 구멍 가공 이후에 사용하는 공구가 아니다.

리머, 카운터보어, 카운터싱크는 모두 드릴로 뚫은 구멍을 다듬거나 자리를 만드는 후가공용 공구이다.

수용성 절삭유는 물과 섞어 사용하는 절삭유로, 대표적으로 광유에 유화제를 섞어 물에 유화시켜 사용하는 유화유가 이에 해당한다.

혼성유, 광유, 동식물유는 물에 녹지 않는 불수용성(유성) 절삭유에 속한다.

편심 가공에서 다이얼 게이지의 지침 변위(흔들림, TIR)는 편심량의 2배로 나타난다.

$\text{변위량} = 2 \times 3\ \mathrm{mm} = 6\ \mathrm{mm}$

따라서 편심량 3mm를 얻기 위해서는 다이얼 게이지 눈금이 6mm 변위하도록 편심시켜야 한다.

플레이너형 밀링머신(planer milling machine)은 플레이너와 유사한 대형·중량급 구조를 가져, 크고 무거운 공작물을 강력한 중절삭으로 가공하는 데 적합한 기계이다.

• 나사 밀링머신은 나사 홈 가공 전용기이다.
• 만능 밀링머신은 다양한 가공을 범용적으로 수행하는 기계이다.
• 생산형 밀링머신은 동일 제품의 대량 생산 가공에 적합한 기계이다.

게이지 블록의 등급 중 0(A)급이 표준용(calibration grade)으로, 다른 측정기류의 정도 검사·교정 기준으로 사용된다.

00(AA)급은 참조용(reference)으로 최고 정밀도의 기준에 쓰이고, 1(B)급은 검사용, 2(C)급은 공작(현장 작업)용으로 사용된다.

단식 분할에서 분할 크랭크의 회전수는 $n=\dfrac{40}{N}$ 이므로, 32등분이면 $n=\dfrac{40}{32}=1.25$ 회전, 곧 1회전과 1/4회전이다.

1/4회전을 분할판 구멍수로 바꾸면 $\dfrac{1}{4}=\dfrac{4}{16}$ 이므로 16구멍 열에서 4구멍씩 돌리면 된다. 16구멍 열은 준비된 분할판 No.1(20, 19, 18, 17, 16, 15)에 들어 있어 그대로 쓸 수 있다.

• 20구멍 열에서 10구멍은 1.5회전이 되어 $40 \div 1.5$ ≒ 26.7등분으로 정수가 되지 않는다.
• 27구멍 열에서 18구멍은 $1 + \dfrac{18}{27} = \dfrac{5}{3}$ 회전으로 24등분이 된다.
• 33구멍 열에서 18구멍은 약 1.545회전이어서 역시 32등분이 되지 않는다.

세라믹 공구는 산화알루미늄($\mathrm{Al_2O_3}$) 분말을 주성분으로 고온에서 소결하여 만든 절삭공구 재료이다.

고속도강은 합금강, 다이아몬드는 천연·인조 다이아몬드 결정, 주조경질합금(스텔라이트 계열)은 주조로 제작되는 합금이라는 점에서 세라믹과 제조 방식·성분이 다르다.

연삭가공의 떨림(chatter) 현상은 숫돌의 불평형, 숫돌축의 편심, 연삭기 자체의 진동 등 회전체의 불균형·진동에서 주로 발생한다.

반대로 숫돌의 결합도가 너무 작으면(무르면) 무뎌진 입자가 쉽게 탈락하는 자생작용이 잘 일어나 오히려 떨림이 줄어드는 경향을 보이므로, 결합도가 작은 경우는 떨림의 원인으로 보기 어렵다.

고속도강 공구로 저탄소강을 절삭할 때 구성인선이 사라지는 임계 속도는 약 120 m/min이다. 이 속도 이상으로 절삭하면 구성인선의 발생을 줄일 수 있다.

CNC 프로그램에서 좌표 지령 방식에는 절대지령과 증분지령이 있으며, 이 둘은 한 블록 내에서도 주소를 구분해 혼합 지령할 수 있다.

따라서 '한 블록에 두 가지를 혼합하여 지령할 수 없다'는 설명은 CNC선반의 실제 지령 방식과 맞지 않아 틀린 내용이다.

• 공구대가 전후·좌우 2방향으로 이동해 2축을 사용한다는 설명은 옳다.
• 휴지(dwell) 기능이 지정 시간 동안 이송을 정지시킨다는 설명도 옳다.
• 인선 반지름 보정 기능이 가공 경로 오차를 자동 보정한다는 설명도 옳다.

테이퍼의 각이 크고 길이가 짧은 공작물은 복식 공구대를 경사시키는 방법으로 가공하는 것이 가장 적합하다.

심압대 편위법은 테이퍼 각이 작고 길이가 긴 공작물에, 테이퍼 절삭장치는 비교적 길고 완만한 테이퍼에 주로 사용된다.

밀링가공에서는 칩 받이가 있더라도 칩이 튀거나 비산할 수 있으므로 보호안경은 항상 착용해야 한다.

따라서 '칩 받이가 있어 보호안경이 필요없다'는 설명은 밀링머신 안전수칙으로 옳지 않다.

• 장갑을 끼지 않는 것, 가공 중 손으로 가공면을 만지지 않는 것, 강력 절삭 시 공작물을 바이스에 깊게 물리는 것은 모두 올바른 안전수칙이다.

탭은 원래 가공 대상 소재보다 경도가 높아야 정상적으로 나사산을 절삭할 수 있으므로, '소재보다 경도가 높은 경우'는 정상적인 조건이지 탭 파손의 원인이 아니다.

반면 구멍이 구부러져 있거나, 탭 선단이 구멍 바닥에 부딪히거나, 탭 지름에 맞지 않는 핸들을 사용하는 경우는 모두 무리한 힘이 걸려 탭이 부러지는 대표적인 원인이다.

브로칭(broaching)은 가늘고 긴 일정한 단면 형상을 가진 브로치 공구에 여러 개의 절삭날을 배열하여, 한 번의 통과로 홈이나 구멍 형상을 빠르게 완성하는 가공법으로 대량생산에 적합하다.

• 보링은 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 다듬는 가공이다.
• 태핑은 암나사를 절삭하는 가공이다.
• 셰이핑은 공구를 왕복시켜 평면 등을 절삭하는 가공이다.

연삭균열은 연삭열에 의한 열팽창과 급랭에 따른 열응력으로 생기므로, 방지책은 모두 발열을 줄이는 방향이어야 한다.

이송을 느리게 하면 같은 부위가 숫돌과 오래 접촉해 열이 오히려 더 축적되므로, 이송을 빠르게 하고 연삭액을 충분히 공급해야 균열을 막을 수 있다. 따라서 이송을 느리게 하여 방지한다는 설명이 틀렸다.

• 연삭균열이 열팽창으로 발생한다는 설명은 옳다.
• 탄소량이 많아 담금질 경화가 심한 공석강에 가까운 탄소강에서 자주 발생한다는 설명도 옳다.
• 결합도가 연한 숫돌은 무딘 입자가 쉽게 탈락해 자생작용이 원활하므로 발열이 적어 방지책으로 옳다.

KS 제도규격의 도면 A열 용지는 A0(841×1189)를 기준으로 긴 변을 절반씩 접어 A1, A2, A3, A4로 작아진다.

A0의 절반이 A1(594×841mm)이며, 이후 A2는 420×594, A3은 297×420, A4는 210×297이다.

표면의 결 도시기호에서 기호 오른쪽에 붙는 알파벳은 가공으로 생긴 줄무늬(컷)의 방향을 지시하며, C는 기호를 기입한 면의 중심에 대하여 동심원 모양이라는 뜻이다.

같은 자리에 쓰이는 다른 기호로는 투상면에 평행한 =, 직각인 ⊥, 두 방향으로 경사져 교차하는 X, 여러 방향인 M, 중심에 대해 방사상인 R, 방향이 뚜렷하지 않은 입자상의 P가 있다.

따라서 그림의 기호는 정면 절삭(페이싱)처럼 동심원 자국이 남는 가공을 지시한 것이며, 평행·교차·여러 방향을 뜻하는 =, X, M과는 명확히 구별된다.

그림의 기호는 나란한 세 개의 수직선으로, 용접부 기호에서 가장자리(edge) 용접을 나타낸다. 맞대는 두 판의 끝단(가장자리)을 세워 맞춘 이음에 사용한다.

개선(그루브) 각이 급격한 V형이나 일면 개선형 맞대기 용접은 개선 단면 모양을 본뜬 꺾인 V자·L자 형태의 기호이므로, 곧게 평행한 세 줄과는 형태가 전혀 다르다.

표면 육성(덧살 올림)은 모재 표면에 살을 덧입히는 작업이어서 표면 위에 얹힌 모양의 별도 기호를 쓰며, 이 역시 평행선 기호와 구별된다.

두 투상도에서 오른쪽으로 덧붙은 삼각형의 위치를 먼저 잡는다. 평면도에서는 삼각형이 뒤쪽 절반에, 정면도에서는 아래쪽 절반에 붙어 있으므로, 덧붙은 쐐기는 물체의 뒤·아래 구석에 있고 오른쪽으로 갈수록 좁아져 한 점으로 모인다.

3각법의 우측면도는 왼쪽이 앞, 오른쪽이 뒤이므로 이 쐐기는 오른쪽 아래 1/4 영역에 나타난다. 쐐기가 본체에 붙은 자리의 경계선(중앙에서 아래로 내려가는 세로선, 중앙에서 오른쪽 변으로 가는 가로선)과 함께, 쐐기가 한 점으로 모이면서 생기는 경사 모서리가 그 1/4 영역을 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 가로지르는 사선으로 보인다.

따라서 바깥 형상이 직각삼각형(직각이 오른쪽 아래)이고, 오른쪽 아래 1/4 영역에 왼쪽 아래→오른쪽 위 사선이 그려진 것이 정답이다. 정면도·평면도가 모두 정사각형이라고 해서 본체가 반드시 정육면체인 것은 아니며, 앞에서 뒤로 갈수록 높아지는 삼각기둥이면 경사면이 두 투상도에 선으로 나타나지 않아 똑같이 정사각형으로 보인다.

• 1/4 영역에 사선이 없는 것은 쐐기가 좁아지며 생기는 경사 모서리가 빠져 있어 정면도·평면도의 삼각형과 맞지 않는다.
• 사선을 왼쪽 위→오른쪽 아래로 그은 것은 쐐기가 위로 갈수록 좁아진다는 뜻이어서, 윗변이 수평인 정면도의 삼각형과 반대가 된다.
• 덧붙은 부분이 왼쪽(앞쪽)에 그려진 것은 삼각형이 뒤쪽에 붙어 있는 평면도와 어긋난다.

치수 숫자 120 위에 얹힌 둥근 호 모양의 기호(⌒)는 그 치수가 직선 거리가 아니라 원호를 따라 잰 길이임을 나타낸다.

혼동하기 쉬운 표기와 비교하면, 참고 치수는 숫자를 괄호로 묶어 (120)으로 적고, 각도 치수는 숫자 뒤에 도(°)를 붙인다. 어느 쪽도 숫자 위에 호를 그리지 않는다.

현의 길이는 별도의 기호 없이 현에 평행한 치수선으로 그대로 기입하므로, 호 기호가 붙은 이 치수와 구별된다. 호 길이 기호를 치수 숫자 위에 얹는 것은 출제 당시 KS 표기 기준이다.

원통형 알루미늄봉의 질량은 부피 × 비중 × 물의 밀도로 구한다.

먼저 부피를 계산하면
$V = \pi r^2 h = \pi \times (5)^2 \times 20 = 500\pi \text{ cm}^3 \approx 1571 \text{ cm}^3$
이다. 비중 2.7은 알루미늄의 밀도가 물의 밀도의 2.7배라는 의미이므로, 알루미늄의 밀도는 $2.7 \text{ g/cm}^3$이다.

따라서 질량은
$m = V \times \rho = 1571 \text{ cm}^3 \times 2.7 \text{ g/cm}^3 \approx 4242 \text{ g} = 4.242 \text{ kg} \approx 4.24 \text{ kg}$

위치공차는 데이텀을 기준으로 형체가 놓일 위치를 규제하는 공차로, 위치도(⊕), 동축도·동심도(◎), 대칭도(≡)가 여기에 속한다. 이 세 기호만 묶인 것이 정답이다.

• 평행사변형(평면도), 원(진원도), 직선(진직도)은 데이텀 없이 형체 자체의 모양을 규제하는 모양공차다.
• 각 모양의 경사도와 ⊥ 모양의 직각도는 데이텀에 대한 기울기를 규제하는 자세공차이고, 원에 두 사선을 그은 기호는 모양공차인 원통도다.
• 화살표 모양은 흔들림 공차, 호 모양은 윤곽도이므로 동축도와 섞여 있으면 위치공차만으로 짝지어진 것이 아니다.

구름 베어링의 호칭번호 뒤 두 자리는 안지름 번호를 나타내며, 00·01·02·03은 각각 10, 12, 15, 17mm로 특별히 정해져 있다.

7000은 안지름 번호가 00이므로 안지름이 10mm가 된다.

• 7001은 안지름 번호 01로 12mm이다.
• 7002는 안지름 번호 02로 15mm이다.
• 7010은 안지름 번호 10으로 10×5=50mm이다.

숨은선은 보이지 않는 부분의 모양을 나타내는 선으로, 1점 쇄선이 아니라 파선으로 그린다. 중심선·기준선·피치선은 모두 가는 1점 쇄선으로 나타낸다.

공차 기입틀의 첫 칸이 나란한 두 사선(//), 곧 평행도이고 마지막 칸의 데이텀이 A이므로, 데이텀 A에 대한 평행도를 지시한 것이다.

가운데 공차값 칸은 위·아래로 나뉘어 위에 0.05, 아래에 0.005/100이 들어 있다. 이렇게 두 칸으로 나눌 때 위 칸은 전체 길이에 대한 공차, 아래 칸은 지정 길이(여기서는 100mm)당 공차를 뜻한다.

따라서 지정 길이 100mm에 대하여 0.005mm, 전체 길이에 대하여 0.05mm의 평행도로 읽어야 한다. 두 값을 뒤바꿔 읽거나, 기호를 대칭도(≡)로 잘못 보는 것이 흔한 실수다.

구멍 기준식(H)에서 축의 공차역 기호가 a~g 범위이면 축의 치수가 기준 구멍보다 항상 작아 언제나 틈새가 생기는 헐거운 끼워맞춤이 된다.

H7/g6은 축 기호가 g이므로 이 범위에 들어가 헐거운 끼워맞춤이다.

• H7/n6은 축 기호 n이 h보다 큰 쪽에 있어 중간 또는 억지 끼워맞춤에 해당한다.
• P6/h6과 N6/h6은 축 기준식(h6)에 구멍 기호가 P, N인 조합으로, 구멍이 기준 H보다 작은 쪽이어서 억지 끼워맞춤 계열이다.

단열 앵귤러 볼 베어링(Single-row Angular Ball Bearing)의 도시 기호는 내륜과 외륜의 접촉면이 한쪽 방향으로 기울어진 형태로 표현된다. 2번 보기는 내·외륜의 윤곽선이 한쪽 방향으로 대칭이 아닌 각도를 이루며 기울어진 모습으로 앵귤러 볼 베어링의 특징을 나타낸다. 1번은 깊은 홈 볼 베어링, 3번과 4번은 각각 원통 롤러 베어링과 테이퍼 롤러 베어링의 기호이므로, 2번이 정답이다.

KS 나사 기호에서 PT는 관용 평행 나사가 아니라 관용 테이퍼 나사를 나타내는 기호이다.

관용 평행 나사는 PF(수나사) 또는 PS(암나사)로 표기하며, PT는 배관 이음부에서 기밀을 위해 나사산이 경사진 테이퍼 나사에 사용한다.

• M은 미터 나사, UNF는 유니파이 가는 나사로 옳은 설명이다.
• TW는 인치계 29도 사다리꼴 나사를 뜻해 옳은 설명이다.

'볼록한 필릿 용접'이라고 설명한 기호가 옳지 않다. 그림에서 직각삼각형의 필릿 용접 기호에 덧붙은 원호는 이음부 쪽으로 파여 있는 오목한 호여서, 용접부 표면을 오목하게 다듬으라는 오목(concave) 필릿 용접 지시이기 때문이다.

볼록 필릿이라면 원호가 삼각형 바깥쪽으로 불룩하게 그려져야 하는데, 그림의 원호는 반대로 안쪽으로 처져 있다.

• 필릿 기호에 용접 끝단을 부드럽게 잇는 곡선이 덧붙은 것은 매끄럽게 처리한 필릿 용접이 맞다.
• V자 아래에 수직선이 이어진 Y자 모양은 넓은 루트면이 있는 V형 맞대기이고, 반대쪽의 반원 모양이 이면 용접을 뜻한다.
• V자 위에 곧은 직선이 그어진 것은 표면을 평면으로 마감한 V형 맞대기 용접이 맞다.

크로뮴 몰리브데넘강의 KS 재료 기호는 SCM이다.

SMn은 망간강, SMnC는 망간크롬강, SCr은 크롬강을 나타내며 몰리브데넘이 포함되지 않는다.

가는 실선이다. A가 가리키는 곳은 부분 단면의 해칭이 끝난 바깥쪽, 즉 단면으로 자르지 않고 외형으로 그린 부분의 이뿌리원이기 때문이다.

기어 제도에서 이끝원은 굵은 실선, 피치원은 가는 1점 쇄선, 이뿌리원은 가는 실선으로 그리는 것이 원칙이다. 그림에서도 프리핸드 곡선(파단선)을 경계로 한쪽만 해칭되어 있고, A는 해칭이 없는 외형 쪽을 지시하고 있다.

이뿌리원을 굵은 실선으로 그리는 경우는 축에 직각인 방향에서 본 그림을 단면으로 도시할 때에 한한다. 또 이뿌리원을 파선이나 굵은 파선으로 그리는 규정은 없으므로 숨은선 계열의 답은 성립하지 않는다.

도면은 국제성·정보성·보존성 등 객관적이고 표준화된 요건을 갖추어야 하며, 설계자 개인의 독창성은 도면이 갖추어야 할 기본요건이 아니다.

도면은 누가 보아도 같은 내용으로 해석되어야 하므로 개성보다 명료성과 표준 규격 준수가 우선된다.

• 대상물의 크기·모양·자세·재료·가공방법 정보를 담아야 한다는 설명은 옳다.
• 국제 교류를 위한 국제성, 마이크로필름 등 보존·검색 편의성 요건도 옳은 설명이다.

정면도 오른쪽의 빗선과 우측면도 위쪽의 빗선은 서로 방향이 다른 두 개의 경사면을 뜻하므로, 평평한 윗면의 높은 기둥과 두 방향의 경사면, 낮은 받침이 함께 있는 입체가 답이 된다.

평면도가 세로·가로 중심선으로 네 칸으로만 나뉘고 대각선이 하나도 없다는 점이 열쇠다. 이는 두 경사면이 각각 한 축 방향으로만 기울어 있어(하나는 폭 방향, 하나는 안길이 방향) 평면도에서는 그 경계가 중심선과 겹쳐 보인다는 뜻이다.

정면도를 보면 왼쪽 절반은 맨 위까지 차 있는 높은 부분이고 그 안에 수평선이 하나 더 있으며, 오른쪽 절반은 중간 높이에서 시작한 빗선이 오른쪽으로 내려가 낮은 받침면에 닿는다. 우측면도를 보면 앞쪽 절반은 일정한 높이이고 뒤쪽 절반은 뒤로 갈수록 높아지는 빗선이 나타난다.

두 결과를 합치면 왼쪽 앞은 평평한 윗면의 기둥, 왼쪽 뒤는 뒤로 갈수록 높아지는 경사면, 오른쪽 앞은 낮은 받침, 오른쪽 뒤는 오른쪽으로 갈수록 낮아지는 경사면인 입체가 된다. 경사면 없이 계단만 있는 입체나, 두 경사면이 같은 방향으로 나란히 놓인 입체는 이 세 투상도를 동시에 만족하지 못한다.

구멍 간격이 15mm이고 구멍이 15개이므로 (A)는 첫 구멍 중심에서 마지막 구멍 중심까지의 거리인 210mm이다.

지시선에 15x Ø10이라고 적혀 있어 지름 10mm 구멍이 15개임을 알 수 있고, 왼쪽 끝면에서 첫 구멍 중심까지가 10mm, 첫 구멍과 둘째 구멍 중심 사이가 15mm로 기입되어 있다. (A)의 치수보조선은 첫 구멍과 마지막 구멍의 중심선에 걸려 있다.

같은 크기·같은 간격으로 배열된 구멍은 간격 수가 구멍 수보다 하나 적다.
간격 수 = 15 − 1 = 14
(A) = 14 × 15mm = 210mm

구멍 개수 15를 그대로 곱해 225로 보거나, 끝면부터의 10mm를 더해 220으로 보는 것이 흔한 실수다.

포석점(peritectoid point)은 철-탄소상태도에 실제로 나타나지 않는 개념으로, 포정점과 공석점 사이의 조성 범위에서는 3상이 동시에 평형을 이루는 불변점이 존재하지 않는다.

철-탄소상태도의 불변점(3상이 평형을 이루는 점)은 온도와 조성이 모두 고정되는 특수한 조건을 말한다.

• 공정점(eutectic point)은 1148°C, 4.3% C에서 액체가 오스테나이트와 시멘타이트로 동시에 응고되는 점이다.
• 공석점(eutectoid point)은 727°C, 0.77% C에서 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 분해되는 점이다.
• 포정점(peritectic point)은 1493°C, 0.16% C에서 액체와 델타철이 오스테나이트를 생성하는 점이다.

세라다이징(Sherardizing)은 철강 표면에 크로뮴(Cr)이 아니라 아연(Zn) 분말을 확산 침투시켜 내식성을 높이는 표면경화법이다.

철강 표면에 Cr을 확산시키는 방법은 크로마이징이므로 이를 세라다이징으로 설명한 부분이 틀렸다.

• 침탄법은 고체·액체·가스침탄법으로 나뉜다는 설명은 옳다.
• 질화법이 질소를 침투시켜 경화한다는 설명, 화염경화법이 담금질 변형이 적다는 설명도 옳다.

구리에 아연을 5~20% 첨가한 합금은 톰백(tombac)으로, 연성이 크고 금색에 가까운 광택이 있어 장식품이나 악기에 사용된다.

백동은 구리-니켈계 합금, 6-4황동과 7-3황동은 아연 함유량이 각각 40%, 30%로 톰백보다 훨씬 많아 색과 용도가 다르다.

Al(알루미늄)은 상온에서 면심입방격자(FCC) 구조를 갖는 금속이다.

Cr과 Mo는 체심입방격자(BCC), Zn은 조밀육방격자(HCP) 구조를 가져 결정격자가 다르다.

아공석강에서 탄소함량이 증가하면 펄라이트 조직의 비율이 늘어나 인장강도·경도·항복강도는 증가하지만, 재료가 단단해지는 대신 연신율은 감소한다.

따라서 탄소함량 증가에 따라 연신율이 증가한다는 설명은 실제 경향과 반대이다.

세라믹은 이온결합·공유결합 위주의 재료로 고온에서도 산화가 잘 일어나지 않아 내산화성이 금속재료보다 우수하다.

반면 인성과 내충격성은 낮아 충격에 취약하고, 경도가 매우 높아 성형성과 기계가공성은 오히려 좋지 않다.

섬유로 금속을 강화한 복합재료는 FRM(Fiber Reinforced Metal)이다.

FRTP는 섬유강화 열가소성 플라스틱, GFRP는 유리섬유강화 플라스틱으로 모두 금속이 아닌 플라스틱 기지 복합재료이며, SPF는 이 분류에 해당하지 않는다.

공구재료는 절삭열로 온도가 올라가도 경도가 잘 유지되어야 하므로 가열에 의한 경도 변화가 작을 것(고온경도 유지)이 요구 조건이며, 경도 변화가 크다는 설명은 틀렸다.

내마멸성·강인성이 크고 상온·고온 경도가 높으며 열처리·공작이 용이해야 한다는 나머지 조건은 모두 옳은 설명이다.

폴리에틸렌, 염화비닐(PVC), 폴리우레탄은 가열하면 연화되어 성형되는 열가소성 수지로 분류된다.

반면 페놀, 에폭시, 멜라민, 알키드 수지는 한 번 굳으면 재가열해도 녹지 않는 열경화성 수지이므로, 이들이 섞여 있는 다른 보기는 열가소성 수지의 나열로 볼 수 없다.

구리는 독특한 붉은빛 광택을 지니고 귀금속에 준하는 성질을 가져 장식·공예 재료로도 널리 쓰이므로, 광택이 없고 귀금속적 성질이 나쁘다는 설명은 구리의 특성과 거리가 멀다.

전기·열 전도성이 우수하고 전연성이 좋아 가공이 쉬우며, 건조한 공기 중에서는 잘 산화되지 않는다는 나머지 설명은 모두 옳다.

한계속도계수 $dN$은 베어링 안지름과 최고 회전수의 곱으로 정의되며, 6304 베어링의 안지름 번호 04는 안지름 $d=20\ \mathrm{mm}$를 뜻한다.

$N=\dfrac{dN}{d}=\dfrac{120000}{20}=6000\ \mathrm{rpm}$

따라서 이 베어링의 최고 사용 회전수는 약 6000rpm이다.

Ⅲ축의 회전수는 75rpm이다.

그림에서 Ⅰ축의 A기어가 Ⅱ축의 큰 기어 B와 물리고, Ⅱ축에 함께 붙어 있는 작은 기어 C가 Ⅲ축의 D기어와 물린다. 맞물린 기어는 회전수가 잇수에 반비례하며, B와 C는 같은 축에 있으므로 회전수가 같다.

n_Ⅱ = 1500 × Z_A/Z_B = 1500 × 16/60 = 400rpm
n_Ⅲ = 400 × Z_C/Z_D = 400 × 12/64 = 75rpm

한 식으로 쓰면 $n_{III} = 1500 \times \dfrac{16}{60} \times \dfrac{12}{64} = 75\,\mathrm{rpm}$ 이다.

취성재료는 소성변형 없이 갑자기 파괴되므로, 재료 내 최대 인장응력이 극한강도에 도달할 때 파손된다고 보는 최대주응력설(Rankine 이론)이 실험 결과와 잘 일치한다.

최대전단응력설과 변형에너지설(전단변형에너지설)은 소성변형이 뚜렷한 연성재료의 파손 예측에 더 적합한 이론이다.

주철 또는 주강으로 만든 두 개의 반원통을 축 위에 덮어 씌우고 양쪽을 볼트로 죄어 체결하는 축이음은 클램프 커플링(분할원통 커플링)이다.

이 방식은 볼트를 풀면 축을 축 방향으로 이동시키지 않고도 분리할 수 있어 조립과 분해가 용이하다.

• 셀러 커플링은 원추형 슬리브를 이용해 축을 체결하는 방식이다.
• 머프 커플링은 하나의 원통형 슬리브로 두 축을 감싸는 방식이다.
• 플랜지 커플링은 두 축 끝에 각각 플랜지를 붙여 볼트로 맞대어 체결하는 방식이다.

핀의 지름은 약 16mm 이상이면 된다.

그림처럼 너클 핀 이음은 포크가 양쪽에서 아이를 감싸고 핀이 이를 관통하므로, 핀은 두 곳의 단면에서 전단(2면 전단)을 받는다. 따라서 전단에 저항하는 면적은 핀 단면적의 2배다.

$\tau = \dfrac{P}{2 \times \dfrac{\pi d_1^{2}}{4}} = \dfrac{2P}{\pi d_1^{2}}$
$d_1 = \sqrt{\dfrac{2P}{\pi \tau}} = \sqrt{\dfrac{2 \times 20000}{\pi \times 50}} = \sqrt{254.6} \approx 16\,\mathrm{mm}$

1면 전단으로 잘못 보면 $d_1 = \sqrt{4P/(\pi\tau)} \approx 22.6\,\mathrm{mm}$가 되어 답이 달라지므로, 포크가 양쪽에 있는 구조인지를 그림에서 먼저 확인해야 한다.

전달동력 $P=2.2\ \mathrm{kW}$, 원주속도 $v=5\ \mathrm{m/s}$이므로 유효장력은 $P_e=\dfrac{P}{v}=\dfrac{2200}{5}=440\ \mathrm{N}$이다.

장력비 $e^{\mu\theta}=\dfrac{T_t}{T_s}=2$이므로 $T_s=\dfrac{T_t}{2}$이고, 유효장력은 $P_e=T_t-T_s=T_t-\dfrac{T_t}{2}=\dfrac{T_t}{2}$가 된다.

따라서 긴장측 장력은 $T_t=2P_e=2\times440=880\ \mathrm{N}$이다.

한쪽 모재에 구멍을 뚫고 그 구멍을 통해 겹친 다른 모재까지 용접하여 접합하는 방식은 플러그 용접이다.

그루브 용접은 모재 단부를 가공한 홈에 용착금속을 채우는 방식, 필릿 용접은 겹치거나 T자로 만나는 모서리를 삼각형 단면으로 용접하는 방식, 비드 용접은 홈 가공 없이 모재 표면에 용착금속을 그대로 쌓는 방식으로 각각 다르다.

스프링은 탄성 변형을 이용해 하중 측정, 진동·충격 흡수, 에너지 축적 등에 쓰이지만, 회전력을 연속적으로 전달하는 동력 전달 용도로는 사용되지 않는다.

동력 전달은 기어, 벨트, 체인, 축이음 등이 담당하는 기능이다.

운동 에너지를 마찰에 의한 열에너지로 변환·흡수하여 기계의 속도를 줄이거나 정지시키는 장치는 브레이크이다.

기어와 V벨트는 동력을 전달하는 장치이고, 베어링은 회전축을 지지하는 장치로 감속 기능과는 직접 관련이 없다.

인장하중 $P=10000\ \mathrm{N}$, 허용인장응력 $\sigma_a=48\ \mathrm{N/mm^2}$이므로 필요한 골지름 단면적은 $A=\dfrac{P}{\sigma_a}=\dfrac{10000}{48}=208.3\ \mathrm{mm^2}$이다.

골지름은 $d=\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}=\sqrt{\dfrac{4\times208.3}{\pi}}=16.3\ \mathrm{mm}$로 계산된다.

따라서 볼트의 골지름은 약 16.3mm 이상이어야 한다.

베지어 곡선은 제어 다각형의 첫 선분·끝 선분과 같은 방향의 접선벡터를 시작점·끝점에서 갖는 것이 특징이므로, 접선벡터가 다각형 양끝 선분과 다른 방향이라는 설명은 틀렸다.

곡선이 제어 다각형 내측에 존재하고 정점 하나의 변화가 곡선 전체 형상에 영향을 미치며, 양단의 끝점을 반드시 통과한다는 나머지 설명은 베지어 곡선의 실제 성질과 일치한다.

컴퓨터의 기본 하드웨어 구성요소는 중앙처리장치(CPU), 기억장치, 입·출력장치이며, 운영체제(OS)는 하드웨어를 관리·제어하는 소프트웨어이므로 하드웨어 구성요소에 해당하지 않는다.

구면 위의 한 점에서 법선 방향은 중심에서 그 점으로 향하는 반지름 방향과 같으므로, 단위 법선벡터는 $0.6\hat{i} + 0.8\hat{k}$이다.

중심 (1, 2, 3)에서 점 (4, 2, 7)로 향하는 벡터는 $(4-1,\ 2-2,\ 7-3) = (3,\ 0,\ 4)$ 이고, 그 크기는 $\sqrt{3^2+0^2+4^2} = 5$ 로 주어진 반지름과 정확히 일치한다.

이를 크기로 나누면 $\vec{n} = \dfrac{(3,\,0,\,4)}{5} = 0.6\hat{i} + 0.8\hat{k}$ 가 된다. 두 점의 y좌표가 같으므로 y성분은 0이고, 성분 제곱의 합이 1이 되는지(0.6²+0.8²=1) 확인하면 단위벡터 여부를 바로 검산할 수 있다.

형상정보뿐 아니라 가공·재료·공정·수리 등 제품 수명주기 전반의 정보 교환을 지원하도록 ISO에서 제정한 표준은 STEP(STandard for the Exchange of Product model data)이다.

IGES와 DXF는 주로 2차원·3차원 형상 데이터 교환에 초점을 둔 포맷이고, SAT는 ACIS 커널의 솔리드 형상 저장 포맷으로 STEP만큼 폭넓은 수명주기 정보를 다루지 않는다.

제시된 특징(매개변수로 곡면을 표현, 매개변수 범위를 두어 곡면의 일부만 간단히 표현 가능, 표준화된 단순 좌표변환만으로 결과를 얻을 수 있음)은 매개변수형 곡면 표현 방식의 대표적 예인 퍼거슨(Ferguson)곡면의 특징이다. 원추곡면은 2차 곡면의 기본 형상이고, 베지어·스플라인곡면은 제어점을 이용한 자유곡면 표현 방식으로 이러한 좌표변환 특징과는 구분된다.

미국표준협회(ANSI)에서 제정하여 기계·시스템 간 정보 교환에 사용하는, 7비트(또는 8비트)로 문자 하나를 표현해 총 128가지 문자를 나타낼 수 있는 코드는 ASCII이다.

BCD는 4비트로 10진수를 표현하는 코드, EIA는 천공테이프용 코드, EBCDIC는 8비트로 256가지 문자를 표현하는 IBM 계열 코드로 각각 특징이 다르다.

확대·축소(Scaling), 회전(Rotation), 대칭이동(Reflection)은 모두 좌표값에 변환 행렬을 곱해 새로운 위치를 구하는 기하학적 변환이다.

반면 지우기(Erasing)는 도형의 좌표를 바꾸는 연산이 아니라 화면이나 데이터에서 객체를 제거하는 작업이므로 변환 행렬이 필요하지 않다.

B-Rep 방식에서 물체를 구성하는 위상(topology) 요소는 면(face), 모서리(edge), 꼭지점(vertex)이며, 이들이 서로 연결된 관계 정보로 형상을 표현한다.

공간(space)은 이러한 위상요소에 해당하지 않으므로, B-Rep의 기본 위상요소로 볼 수 없다.

두 행렬의 곱은 $\begin{bmatrix} 24 & 18 \\ 15 & 14 \end{bmatrix}$ 이다.

2×2 행렬의 곱은 앞 행렬의 행과 뒤 행렬의 열을 성분끼리 곱해 더해서 구한다.

1행 1열 : 2×6 + 4×3 = 24
1행 2열 : 2×(−1) + 4×5 = 18
2행 1열 : 1×6 + 3×3 = 15
2행 2열 : 1×(−1) + 3×5 = 14

같은 자리끼리 곱하는 방식으로 계산하면 전혀 다른 값이 나오고, A와 B의 순서를 바꾸면 결과도 달라지므로 곱하는 순서를 반드시 확인해야 한다.

솔리드 모델링은 형상·질량·부피 등 물체의 내부 정보까지 완전하게 담고 있어 데이터량이 많고 처리에 상대적으로 많은 시간이 소요되므로, 처리 시간이 짧다는 설명은 틀렸다.

와이어프레임은 구조가 단순해 도형 처리가 쉽고, 서피스 모델링은 은선 제거가 가능하지만 내부 정보가 없어 해석용 모델로는 쓰기 어렵다는 나머지 설명은 옳다.

축이나 원통형 형상을 회전시켜 만드는 특징 형상 중, 표면을 고리 모양으로 파내어 잘라낸 부분을 그루브(groove)라 한다.

챔퍼는 모서리를 비스듬히 깎아내는 모따기, 라운드는 모서리를 둥글게 만드는 필렛 형상, 홀은 구멍을 뚫는 형상으로 그루브와는 형태가 다르다.

컴퓨터에 저장된 제품 도면 정보를 이용해 공정계획을 빠르고 정확하게 수립하는 기술은 CAPP(Computer-aided Process Planning)이다.

CAD는 설계, CAE는 공학해석, CAI는 검사 자동화를 지원하는 기술로 공정계획 수립과는 목적이 다르다.

CSG는 구·원통·육면체 등 경계가 명확한 기본 입체(primitive)를 불리안 연산으로 조합해 형상을 만들므로, 내부와 외부가 분명하게 구분되지 않는 입체는 CSG 구조로 구현하기 어렵다.

그러한 임의 형상은 오히려 면·모서리·꼭지점 정보를 직접 다루는 B-Rep 방식이 더 잘 표현한다.

• CSG는 트리 구조가 간단해 데이터 관리가 용이하다는 설명은 옳다.
• CSG 표현이 대응되는 B-rep 모델로 치환 가능하다는 설명도 옳다.
• 변수와 관계식으로 형상을 정의하는 파라메트릭 모델링 구현이 쉽다는 설명도 CSG의 특징으로 옳다.

CAD 모델에 광원·색상·재질 효과를 적용해 채색과 음영을 주어 실제 물체처럼 현실감 있게 보이도록 처리하는 작업은 렌더링(Rendering)이다.

애니메이션은 시간에 따른 움직임 표현, 시뮬레이션은 동작·성능의 모사 해석, 모델링은 형상 자체를 만드는 작업으로 렌더링과는 목적이 다르다.

분산처리형 CAD 시스템은 일부 시스템에 고장이 발생하더라도 다른 시스템과의 자료 이동 및 교환이 계속 가능해야 정상적인 분산처리 환경으로 볼 수 있다.

여러 사용자가 각자의 프로세서나 통신망으로 연결되어 중앙 제어처럼 동작할 수 있어야 하고, 한 시스템에서 작성한 자료를 다른 사용자가 언제든 받아 쓸 수 있어야 하며, 주 시스템과 부 시스템에서 각각 독립적인 처리가 가능해야 한다.

따라서 고장 시 자료 교환을 차단한다는 조건은 분산처리 시스템이 갖추어야 할 성능과 반대되는 내용이다.

미리 작성된 문자나 도형의 이미지를 입력하는 장치는 스캐너이다.

• 프린터는 결과물을 종이에 출력하는 출력 장치이다.
• 키보드는 문자·숫자 코드를 입력하는 장치일 뿐 이미지를 그대로 읽어들이지 못한다.
• 썸 휠은 좌표나 수치를 회전 다이얼로 입력하는 보조 입력장치이다.

이 매개변수식이 그리는 궤적은 원이다.

두 식을 각각 제곱해서 더하면 $x^2 + y^2 = r^2\cos^2\theta + r^2\sin^2\theta = r^2(\cos^2\theta + \sin^2\theta) = r^2$ 이 된다.

이는 원점을 중심으로 하고 반지름이 r인 원의 방정식이며, θ가 −π에서 π까지 변하므로 원 둘레를 한 바퀴 모두 그린다.

타원은 x와 y에 서로 다른 계수가 붙고, 쌍곡선은 두 제곱항의 부호가 반대이며, 포물선은 한쪽 변수만 제곱으로 나타난다는 점에서 구분된다.

CAD 도면의 정보는 크게 형상정보와 관리(속성)정보로 나뉘는데, 부품 간의 위치·치수·기하학적 형태에 관한 정보가 형상정보에 해당한다.

부품의 수량, 재질, 제작방법은 도형 자체의 모양이 아니라 부가적으로 관리되는 속성정보이므로 형상정보로 분류되지 않는다.

솔리드 모델을 구성하는 면의 일부 또는 전부를 원하는 방향으로 당겨서 물체가 늘어나도록 하는 모델링 작업을 리프팅(lifting)이라고 한다.

• 스키닝(skinning)은 여러 개의 단면 형상을 감싸는 면을 생성해 입체를 만드는 작업이다.
• 스위핑(sweeping)은 하나의 단면 형상을 지정한 경로를 따라 이동시켜 입체를 만드는 작업이다.
• 트위킹(tweaking)은 이미 만들어진 모델의 면·모서리·꼭짓점을 옮겨 형상을 부분적으로 수정하는 작업으로, 물체를 당겨 늘리는 리프팅과는 목적이 다르다.

제시된 설명은 솔리드 모델에 대한 것이다.

CSG(Constructive Solid Geometry)는 직육면체·원기둥 같은 기본 입체를 합집합·차집합·교집합으로 조합해 형상을 만드는 방식으로, 경계 표현(B-rep)과 함께 솔리드 모델링의 대표적인 표현 방법이다.

또한 속이 채워진 물체로 정의되므로 표면적뿐 아니라 부피·질량·무게중심·관성모멘트 같은 물성값까지 계산할 수 있다.

• 모서리(선)만으로 표현하는 방식은 면과 부피 정보가 없어 은선 제거나 물성 계산이 불가능하다.
• 면만 정의하는 방식은 표면적과 은선 처리, NC 가공 데이터는 얻을 수 있으나 속이 비어 있어 부피와 관성모멘트를 구할 수 없다.
• '지오메트릭 모델'은 이들을 아우르는 넓은 말일 뿐, CSG·물성 계산으로 특정되는 방식의 이름이 아니다.