15년 1회차

절삭속도 공식 $V = \dfrac{\pi D N}{1000}$ 을 드릴 지름 $D$에 대해 정리하면 $D = \dfrac{1000V}{\pi N}$ 이다.

$D = \dfrac{1000 \times 15}{\pi \times 160} \approx 29.8~\mathrm{mm}$ 이므로 드릴 지름은 약 29.8mm이다.

재해의 인적원인(불안전한 행동)은 작업자가 스스로 위험을 유발하는 행동을 말하며, 가동 중인 장치를 정비하는 행위가 이에 해당한다.

• 불충분한 지지 또는 방호는 설비 자체의 결함이므로 물적원인(불안전한 상태)이다.
• 작업장소의 밀집 역시 작업환경의 불안전한 상태로 물적원인에 해당한다.
• 결함이 있는 공구 및 장치 역시 설비의 불안전한 상태이므로 물적원인이다.

중량물의 내면을 연삭할 때는 가공물을 회전시키지 않고 연삭숫돌이 유성(遊星) 운동을 하면서 가공하는 플래내터리(planetary) 연삭이 주로 사용된다.

가공물이 크고 무거워 회전시키기 어려운 경우에 적합한 방식이다.

블록 게이지의 표준 부속품에는 홀더, 베이스 블록, 스크라이버 포인트(금긋기용 뾰족한 팁) 등이 있다.

반면 스크레이퍼는 금속 표면을 깎아내어 다듬는 수작업 공구로, 블록 게이지의 부속 부품에 해당하지 않는다.

탄성이 있는 목재·피혁·직물 등으로 만든 바퀴 표면에 미세한 연삭입자를 부착해 가공물 표면을 곱게 다듬는 가공법은 폴리싱(polishing)이다.

버핑(광택 내기) 전 단계로 표면을 매끄럽게 다듬는 데 쓰인다. 롤러 가공·버니싱·숏 피닝은 모두 공구나 강구로 표면을 눌러 소성변형시키는 가공이라 연삭입자로 다듬는 방식과 다르다.

특정 제품의 대량 생산에 적합하도록 사용 범위를 한정하고 구조를 단순화한 공작기계는 전용 공작기계이다.

범용·만능 공작기계는 다양한 가공에 두루 쓸 수 있도록 만든 것이라 구조가 오히려 복잡하고, 단능 공작기계는 한 가지 작업만 하도록 만든 기계일 뿐 특정 제품의 대량 생산을 위해 구성된 것은 아니다.

중량 가공물을 가공하는 대형 밀링머신 중 플레이너(평삭기)와 비슷한 구조를 가진 것은 플라노 밀러(plano miller)이다.

대형 테이블 위에 가공물을 올려놓고 문형(門形) 프레임에 장착된 커터로 절삭하는 구조가 플레이너와 유사하다.

분할대는 분할크랭크 40회전이 스핀들 1회전(360°)에 대응하도록 웜과 웜기어가 40:1로 물려 있다.

따라서 분할크랭크 핸들을 1회전시키면 스핀들은 $\dfrac{360^\circ}{40} = 9^\circ$ 회전한다.

절삭 중 발생하는 칩의 형태는 주로 공작물의 재질, 절삭속도, 공구의 모양(경사각 등)에 따라 크게 달라진다.

이에 비해 윤활유는 마찰과 절삭열을 줄여주는 역할이 중심이라, 칩 형태 자체에 미치는 영향은 상대적으로 가장 적다.

헬리컬 홈을 밀링가공할 때 테이블 선회각 $\alpha$는 $\tan\alpha = \dfrac{\pi D}{L}$ (D: 가공물 지름, L: 리드)로 구한다.

$\tan\alpha = \dfrac{\pi \times 100}{600} \approx 0.52$ 이므로 테이블 선회각의 탄젠트 값은 약 0.52이다.

제시된 테이블 이송나사의 피치 10mm는 분할판과 이송 기어를 정하는 데 쓰이는 조건일 뿐, 선회각 계산에는 사용되지 않는다.

기포관의 곡률반경은 82.5m이다. 곡률반경은 $R = \frac{l}{\theta}$ 공식으로 구하며, 여기서 $l$은 1눈금의 길이, $\theta$는 1눈금이 나타내는 각도(라디안)이다.

주어진 값: $l = 2\text{ mm} = 0.002\text{ m}$, 1눈금 각도 = 5초(arcsecond)를 라디안으로 변환하면
$\theta = \frac{5}{206265}\text{ rad}$ (1라디안 = 206265초)이다.

따라서
$R = \frac{0.002}{\frac{5}{206265}} = \frac{0.002 \times 206265}{5} = \frac{412.53}{5} = 82.506\text{ m}$이다.

연삭숫돌바퀴를 이루는 3요소는 숫돌입자, 결합제, 기공이다.

조직은 입자·결합제·기공의 밀도(치밀함) 정도를 나타내는 성질일 뿐, 연삭숫돌을 구성하는 3요소 자체는 아니다.

선반의 양 센터작업에서는 가공물을 지지하고 회전력을 전달하기 위해 돌림판, 돌리개, 맨드릴 등의 부속품을 사용한다.

브로치는 여러 개의 절삭날이 순차적으로 형상을 완성하는 브로칭 가공용 공구로, 센터작업과는 관계가 없다.

블록 게이지가 −18㎛(−0.018mm)의 오차를 가진다는 것은 실제 치수가 호칭치수보다 0.018mm 작다는 뜻이다. 이 블록 게이지에 다이얼 게이지를 영점 셋팅하면 기준면이 그만큼 낮게 잡히므로 측정값이 0.018mm 크게 읽힌다.

따라서 참값은 측정값에서 이 오차만큼 보정해 주어야 한다.
$46.78 + (-0.018) = 46.762~\mathrm{mm}$

즉 공작물의 참값은 46.762mm이다.

공작기계에서 절삭을 이루는 세 가지 기본운동은 절삭운동, 이송운동, 위치조정운동이다.

회전운동은 이 기본운동들이 구체적으로 구현되는 하나의 형태(예: 선반의 절삭운동)일 뿐, 별도의 기본운동 범주로 분류되지 않는다.

연삭숫돌과 가공물이 서로 반대 방향으로 회전하며 접촉하므로, 접촉점에서의 상대속도는 두 원주속도의 합이 된다.

숫돌의 원주속도 $V_1 = \dfrac{\pi \times 50 \times 7000}{1000} \approx 1099.6~\mathrm{m/min}$
가공물의 원주속도 $V_2 = \dfrac{\pi \times 100 \times 100}{1000} \approx 31.4~\mathrm{m/min}$

따라서 상대속도는 $V_1 + V_2 \approx 1099.6 + 31.4 \approx 1131~\mathrm{m/min}$ 이다.

라디우스(radius) 게이지는 둥글게 가공된 부분의 곡률 반지름을 측정하는 게이지이지, 기울기를 측정하는 것이 아니므로 이 설명이 틀렸다.

피치 게이지는 나사의 피치를, 두께(thickness) 게이지는 미세한 틈새나 두께를, 센터 게이지는 선반에서 나사 바이트의 각도를 확인하는 데 쓰이며 이 설명들은 모두 옳다.

선반에서 나사가공을 위한 분할너트(half nut)는 리드스크루와 맞물려 이송을 단속하는 부품으로, 왕복대(에이프런)에 부착되어 사용된다.

주축대·심압대·베드는 각각 주축 구동, 공작물 지지, 기계 본체 역할을 담당할 뿐 분할너트가 위치하는 곳이 아니다.

일반적으로 열전도율과 비열이 작은 재료는 절삭열이 미처 빠져나가지 못하고 절삭점 부근에 집중되어 절삭온도가 크게 오르므로, 공구 마모가 빨라져 오히려 절삭이 어려워진다.

따라서 이런 재료일수록 절삭이 용이하다는 설명은 틀린 내용이다.

절삭속도를 높이거나 칩 두께를 크게 하면 절삭온도가 상승한다는 것, 절삭온도가 열팽창을 통해 가공치수에 영향을 준다는 것은 모두 옳은 설명이다.

표준 맨드릴은 가공물을 마찰력만으로 고정하기 위해 길이 방향으로 아주 미세한 테이퍼를 준다.

그 값은 일반적으로 $\dfrac{1}{100} \sim \dfrac{1}{1000}$ 정도로 매우 작게 설계된다. 테이퍼가 이보다 크면 가공물이 축 방향으로 밀려 중심이 어긋나기 쉽다.

제3각법에서 정면도는 평면도 바로 아래에 놓이고 평면도의 아래쪽 변이 보는 쪽(앞면)이 되므로, 평면도에 나타난 단차의 좌우 위치가 그대로 정면도의 세로선 위치가 된다. 짝은 A-2, B-4, C-3, D-1 이다.

판단 기준은 하나다. 단차가 앞쪽으로 튀어나온 자리의 모서리는 실선, 뒤쪽으로 들어간 자리의 모서리는 앞의 살에 가려져 파선(숨은선)으로 그린다.

• A: 앞으로 돌출한 돌기가 하나뿐이라 그 양옆 모서리 둘만 생기므로 실선 2개로 3칸인 정면도
• B: 앞쪽에 홈 하나(모서리 2개)와 오른쪽 단 하나(모서리 1개)가 있어 단차 자리가 셋이고 모두 앞에서 보이므로 실선 3개로 4칸인 정면도
• C: 뒤쪽 홈의 양옆 모서리는 앞의 살에 가려져 파선, 앞쪽 단차의 모서리는 실선이므로 파선 2개 + 실선 1개인 정면도
• D: 앞으로 나온 단의 모서리는 실선, 뒤로 물러난 단의 모서리는 파선이므로 실선 1개 + 파선 1개인 정면도

관련 형체에 적용하는 위치 공차는 위치도·동축도(동심도)·대칭도 셋뿐이므로, 원 안에 십자를 그린 기호 · 이중 원 기호 · 가로줄 세 개로 된 기호가 함께 묶인 것이 답이다.

기하공차는 데이텀이 필요 없는 단독 형체(모양 공차)와 데이텀을 기준으로 규제하는 관련 형체(자세·위치·흔들림 공차)로 나뉜다. 위치 공차는 그중에서도 데이텀에 대해 형체가 놓일 자리를 규제한다.

• 평행사변형·원·직선 기호 묶음: 평행도(자세 공차)에 진원도·진직도(모양 공차)가 섞여 있다
• 각 기호·직각 기호·빗줄을 그은 원 기호 묶음: 경사도·직각도(자세 공차)에 원통도(모양 공차)가 섞여 있다
• 화살표·원호·이중 원 기호 묶음: 흔들림 공차와 윤곽도가 섞여 있어 위치 공차만으로 구성되지 않는다

주어진 정면도·평면도·우측면도는 입체도와 어긋나는 곳이 없어 세 도면 모두 옳다.

입체도의 물체는 직육면체를 비스듬히 잘라 낸 경사면을 가진 형상이다. 이런 경사 모서리는 어느 투상면에서도 기울어진 직선으로 나타나므로 세 도면에 대각선 모양의 선이 생기는 것이 정상이다.

배치가 제3각법에 맞는다. 평면도가 정면도 바로 위, 우측면도가 정면도 오른쪽에 놓여 있고 정면도와 평면도의 가로 길이, 정면도와 우측면도의 높이가 서로 일치한다.

숨은선 처리도 맞다. 평면도와 정면도에는 겉으로 드러나는 경사 모서리가 실선 두 개, 반대쪽 면에 가려지는 모서리가 파선 하나로 구분되어 있고, 우측면도에서도 두 대각선 중 하나만 실선이고 나머지 하나는 파선으로 그려져 있다.

굵은 1점 쇄선은 특수 지정선으로, 특수한 가공이나 특별한 요구사항을 적용할 범위를 나타내는 선이다.

도면을 보면 축 오른쪽 끝에서 길이 20 되는 구간에만 굵은 1점 쇄선이 외형선과 나란히 그어져 있고, 지름 치수 ø8h9 는 그 표시된 구간을 가리키고 있다.

따라서 ø8h9 의 공차는 축 끝에서 20 되는 부분까지만 요구되며, 그 밖의 축 부분은 이 공차를 만족시킬 필요가 없다.

입체도는 밑판 위에 폭 방향 가운데를 앞뒤(깊이) 전체로 가로지르는 리브가 있고, 그 리브의 뒤쪽 부분이 앞쪽보다 한 단 더 높으며, 밑판의 앞쪽 왼쪽 모서리에 작은 사각 홈이 파여 있는 형상이다.

평면도에서는 리브의 좌·우 옆면이 깊이 전체를 지나는 세로선 두 개로 나타나고 높이가 바뀌는 단이 그 사이의 짧은 가로선으로 나타나며, 작은 홈은 앞쪽에 해당하는 아래쪽 왼쪽 모서리에 보여야 한다. 홈을 오른쪽에 그린 투상도들은 이 단계에서 걸러진다.

제3각법에서 우측면도는 물체의 앞쪽이 왼쪽에 오도록 그려지므로, 뒤쪽이 높은 계단 모양이 되고 작은 홈은 우측면도의 왼쪽에 나타나야 한다. 평면도·정면도·우측면도 세 곳의 홈 위치가 모두 앞·왼쪽으로 일치하는 투상도가 옳고, 우측면도에서만 홈을 오른쪽에 그린 것은 홈의 앞뒤 위치가 뒤바뀐 오답이다.

치수 공차는 위 치수 허용차 − 아래 치수 허용차로 계산하며, 이 값이 0.2 가 되는 50±0.1 만 0.1 이 아니다.

각 표기의 공차를 계산하면 다음과 같다.

• 50 ^+0.1₀ : 0.1 − 0 = 0.1
• 50±0.05 : (+0.05) − (−0.05) = 0.1
• 50 ^+0.07_−0.03 : (+0.07) − (−0.03) = 0.1
• 50±0.1 : (+0.1) − (−0.1) = 0.2

±로 쓴 표기는 공차가 뒤 숫자의 2배가 된다는 점을 놓치면 틀리기 쉽다.

데이텀은 영문 대문자를 정사각형(사각 틀)으로 둘러싸서 표시하는 것이 원칙이므로, 소문자로 표시한다는 설명이 틀렸다.

지시선에 연결하는 삼각기호는 칠하거나 칠하지 않아도 되고, 공차가 데이텀과 관련될 때 문자기호로 나타낸다는 것, 기하공차 영역을 규제하기 위한 이론적으로 정확한 기하학적 기준이라는 정의는 모두 옳은 설명이다. (출제 당시 KS 제도 기준)

치수 숫자를 직사각형 테두리로 둘러싼 것은 이론적으로 정확한 치수(TED)를 뜻한다.

위치도·윤곽도 같은 기하공차에서 형체의 이상적인 위치나 각도를 정하는 기준 치수는 그 자체에 치수공차를 주지 않고, 대신 기하공차로 허용 범위를 규제한다. 이런 치수임을 나타내려고 30 처럼 숫자를 사각형으로 감싼다.

참고 치수는 괄호를 씌워 (30) 으로, 다듬질 여유를 포함한 소재 치수는 별도의 표기로 구분하므로 사각형 테두리와 혼동하면 안 된다.

축 끝면을 가리키는 지시선에 축선과 직각인 짧은 선(가로 막대)이 함께 붙은 센터 구멍 기호는, 다듬질된 부품에 센터 구멍이 남아 있어서는 안 된다는 지시다.

그림에는 축 끝면 위치에 이 막대가 있는 기호가 그려지고 그 옆에 KS B 0618 - B 2.5/8, 즉 B형 센터 구멍으로 파일럿 지름 2.5, 바깥 지름 8 을 쓰라는 규격이 기입되어 있다.

같은 규격 기입이라도 기호의 형태에 따라 센터 구멍이 남아 있어도 되는 경우와 반드시 남겨야 하는 경우를 구분해 표시하므로, 기호에 붙은 막대의 유무를 반드시 확인해야 한다.

구멍과 축 사이에 가장 원활한 회전운동이 가능하려면 항상 틈새가 생기는 헐거운 끼워맞춤이어야 한다.

구멍 기준식에서 축 기호가 h보다 앞쪽 알파벳(a~g)일수록 틈새가 커지므로, 제시된 조합 중 $\mathrm{H7/f6}$이 헐거운 끼워맞춤에 해당한다. 나머지 $\mathrm{H7/n6}$은 중간 끼워맞춤, $\mathrm{H7/p6}$과 $\mathrm{H7/t6}$은 억지 끼워맞춤이라 회전운동에는 적합하지 않다.

베어링 호칭번호에서 NA는 이너링(내륜)이 있는 니들 롤러 베어링의 형식을 나타내는 기호이며, 뒤의 49는 치수계열을 뜻한다.

안지름 번호 16은 5를 곱해 $16 \times 5 = 80~\mathrm{mm}$의 안지름을 나타내고, 뒤에 붙은 V는 리테이너(케이지)가 없음을 뜻하는 기호이다.

즉 A는 실드(시일드) 기호가 아니라 베어링 형식기호 NA를 이루는 문자이므로, 이를 시일드 기호라고 한 설명이 틀렸다.

도면에서 두 강판을 맞대고 양쪽에 덮개판(커버플레이트)을 대어 접합한 형태이며, 리벳 구멍이 이음선을 따라 1열로만 배치되어 있다. 겹치기가 아닌 맞대기 이음이고 리벳이 한 줄로 나열되어 있으므로 양쪽 덮개판 1열 맞대기 둥근머리 리벳이음에 해당한다.

코일 스프링에서 동일 모양 부분을 생략할 때는 생략된 부분을 가는 1점쇄선 또는 가는 2점쇄선으로 표시하며, 파선은 쓰지 않는다. 하중이 걸리지 않은 상태로 그리고, 오른쪽 감기가 원칙이며, 그림에 기입하기 어려운 사항은 요목표에 표시한다는 나머지 설명은 옳다.

X 는 첫 번째 구멍 중심에서 마지막 구멍 중심까지의 거리이므로 (구멍 수 − 1) × 피치로 구하며, 값은 4200 이다.

도면에는 43 - ø23 리벳(지름 23 구멍이 43개), 구멍 사이 피치 100, 판 양 끝에서 첫 구멍·마지막 구멍까지 각각 45 가 기입되어 있다. X 치수선은 45 구간을 뺀 첫 구멍 ~ 마지막 구멍 사이에 걸려 있다.

구멍이 43개면 그 사이의 간격 수는 43 − 1 = 42개이므로
X = 42 × 100 = 4200

구멍 수 43을 그대로 곱해 4300 으로 계산하거나, 양 끝 45를 X 에 포함시키는 실수를 하지 않도록 치수선의 시작·끝 위치를 먼저 확인해야 한다.

도면의 B부 상세도에서 ㉠ 부분에 16 치수가 표기되어 있으며, 이는 동체 판의 두께를 나타낸다. 그림 우측 하단 상세도에 리벳 직경($\phi23$, $\phi22$)과 함께 판 두께 16mm가 명시되어 있으므로 ㉠판의 두께는 16mm이다.

표면 결 기호에서 λc는 컷오프(cut-off) 값을 의미하므로 λc2.5는 컷오프값이 2.5mm임을 나타낸다. 6.3은 최대높이 거칠기 상한값, 1.6은 하한값을 뜻하며, 절삭 가공을 나타내는 기호(원 없는 V자 형태)가 표시되어 있으므로 제거 가공을 필요로 하는 경우에 해당한다. 따라서 나머지 보기는 모두 옳지 않고, λc2.5가 컷오프 값이라는 설명만 옳다.

SS 400 은 일반구조용 압연강재의 기호로, 제시된 세 설명이 모두 옳다.

• 첫 번째 S — Steel, 즉 재질이 강임을 나타낸다.
• 두 번째 S — Structural, 재료의 이름·모양·용도를 나타내는 기호로 일반구조용 압연재를 뜻한다.
• 끝의 400 — 최저 인장강도 400 N/mm² 를 뜻한다.

세 항 모두 성립하므로 하나라도 빼면 오답이 된다. 출제 당시 KS D 3503 기준이며, 이후 규격 개정으로 항복강도를 기준으로 한 SS275 계열 기호로 바뀌었다.

기준선과 화살표선이 꺾이는 자리의 원(○)은 온둘레(전체 둘레) 용접, 그 위의 깃발은 현장 용접, 기준선에 붙은 직각삼각형은 필릿 용접을 뜻한다.

필릿 기호 옆에 목두께나 용접 길이·피치를 나타내는 숫자(z, n×ℓ(e))가 전혀 없으므로 끊어서 용접하는 단속이 아니라 연속 필릿 용접이다.

따라서 이 기호는 전체 둘레를 현장에서 연속 필릿 용접하라는 지시다. 원이 붙어 있는 이상 화살표 쪽 한 변만 용접하는 것으로 볼 수 없다.

나사의 불완전 나사부를 나타내는 골지름 선은 축선에 대해 평행이 아니라 약 30° 경사진 가는 실선으로 그리는 것이 원칙이므로, 평행하게 표시한다는 설명이 틀렸다.

수나사의 골지름을 가는 실선으로 그리는 것, 암나사 측면도에서 호칭지름에 해당하는 선을 가는 실선으로 그리는 것, 완전나사부의 정의는 모두 옳은 설명이다. (출제 당시 KS 제도 기준)

철-탄소 상태도에서 공석온도 723℃에서 α-Fe(페라이트)가 탄소를 고용할 수 있는 최대한도는 약 0.025%이다.

참고로 0.85% 부근은 공석점의 탄소 농도, 4.3%는 공정점(주철)의 탄소 농도에 해당한다.

켈밋(kelmet)은 구리에 납을 다량(약 30~40%) 첨가한 합금으로, 베어링(축받이) 재료로 주로 사용된다.

열전도가 좋고 매입성(embeddability)이 우수해 고속·고하중용 베어링 메탈로 적합하다.

KS 재료 기호에서 STS304는 스테인리스강을 나타내는 기호이다.

STC3은 탄소공구강, STD11은 합금공구강(다이스강), SM20C는 기계구조용 탄소강을 나타내는 기호로 스테인리스강과는 다르다.

항온 열처리는 오스테나이트 상태에서 일정 온도의 염욕 등에 담가 항온 변태를 시키는 열처리로, 마퀜칭·마템퍼링·오스템퍼링 등이 여기에 속한다.

반면 오스드로잉은 오스테나이트 상태에서 소성가공을 함께 하는 가공열처리(오스포밍) 계열의 용어로, 항온 열처리의 종류에 속하지 않는다.

구리는 다른 금속과 비교적 합금을 만들기 쉬운 금속으로, 청동(구리+주석)·황동(구리+아연) 등 다양한 합금으로 널리 활용되므로, 합금 제조가 곤란하다는 설명이 틀렸다.

전기·열전도도가 우수하다는 것, 비자성체로 전기전도율이 크다는 것, 공기 중에서 표면이 산화되어 암적색을 띤다는 것은 모두 옳은 설명이다.

공석강을 오스템퍼링하면 오스테나이트에서 곧바로 베이나이트 조직으로 항온 변태된다.

이 조직은 마텐자이트와 유사한 강도를 가지면서도 인성이 우수해 담금 균열이나 변형이 적은 것이 특징이다.

흑연을 미세하고 균일하게 분포시켜 강도와 인성을 높인 고급 주철은 미하나이트 주철이다.

용융 상태의 주철에 Ca-Si 등을 첨가하는 접종(inoculation) 처리로 흑연을 미세화하여 강인한 펄라이트 바탕 조직을 얻는다.

• 가단 주철은 백주철을 열처리하여 흑연을 괴상으로 석출시킨 것이다.
• 칠드 주철은 표면을 급랭시켜 백선화한 것이다.
• 구상 흑연 주철은 Mg 등을 첨가해 흑연을 구상화한 것이다.

복합재료의 강화재로는 유리섬유, 탄소섬유, 붕소섬유 등 고강도 비금속·세라믹계 섬유가 주로 쓰이며, 구리섬유는 일반적인 강화재로 사용되지 않는다.

구리는 전기·열전도 목적의 재료이지 인장강도를 보강하는 섬유형 강화재로는 적합하지 않다.

담금질 후 남은 잔류 오스테나이트를 마르텐자이트로 변태시키기 위해 0℃ 이하로 냉각하는 열처리를 심냉처리(subzero treatment)라 한다.

염욕처리는 염욕을 가열·냉각 매체로 쓰는 처리이고, 오스템퍼링과 항온변태처리는 항온에서 베이나이트 조직을 얻기 위한 처리로 심냉처리와는 목적이 다르다.

고주파 경화법은 표면만 급속 가열·급랭시키므로 결정 입자가 조대화되지 않고 오히려 미세화되는 것이 특징이다.

• 급열·급랭 과정에서 표면과 심부의 열팽창 차로 균열이 생길 수 있다.
• 급랭에 따른 조직 변화로 변형이 발생할 수 있다.
• 가열 깊이가 일정하지 않으면 경화층 이탈(박리)이 생길 수 있다.

두 축이 평행하면서 축심이 다소 어긋난 경우에 사용하는 커플링은 올덤 커플링(Oldham coupling)이다.

• 플랜지 커플링은 두 축의 중심선이 정확히 일치하는 경우에 쓰는 강체 이음이다.
• 플렉시블 커플링은 축심이 다소 어긋나거나 진동이 있을 때 충격을 흡수하기 위해 사용한다.
• 원통 커플링도 두 축이 일직선상에 놓인 경우에 쓰는 것이며, 두 축이 임의의 각도로 교차할 때는 유니버설 커플링을 사용한다.

앵귤러 볼 베어링은 접촉각(일반적으로 15°~40°)을 가지고 있어 래디얼 하중과 스러스트 하중을 동시에 지탱할 수 있으므로 가장 적합하다. 축 중심선에 직각 방향(래디얼 방향)과 축방향(스러스트 방향) 힘을 동시에 받으려면 두 방향 모두 하중을 견딜 수 있는 베어링이 필요하다.

반면 아래 베어링은 두 방향을 동시에 효과적으로 견디기에 부적합하다.

• 레이디얼 볼 베어링: 주로 래디얼 하중만 지탱한다.
• 스러스트 볼 베어링: 스러스트 하중만 지탱한다.
• 원통 롤러 베어링: 래디얼 하중 중심으로 설계되어 있다.

코일 스프링의 처짐량 $\delta$는 유효 감김수 $n$에 비례한다.

$\delta = \dfrac{8PD^3n}{Gd^4}$
같은 축 하중과 스프링 형상에서 $n$을 2배로 하면 처짐량도 2배가 된다.

나사잭 볼트의 바깥지름은 하중과 허용응력으로부터 골지름을 구한 뒤 골지름을 0.8로 나누어 환산한다.

골지름 $d_1 = \sqrt{\dfrac{4W}{\pi\sigma_a}} = \sqrt{\dfrac{4\times3000}{\pi\times6}} \approx 25.2\ \mathrm{mm}$

바깥지름 $d = \dfrac{d_1}{0.8} \approx 31.5\ \mathrm{mm}$로 약 32mm가 된다.

축에 작용하는 비틀림 모멘트로부터 전달력을 구하고, 키의 전단응력 조건으로 필요한 키 길이를 구한다.

비틀림 모멘트 $T = \dfrac{9.55\times10^6 \times H}{N} = \dfrac{9.55\times10^6\times40}{350} \approx 1.091\times10^6\ \mathrm{N\cdot mm}$

축 표면의 전달력 $F = \dfrac{T}{d/2} = \dfrac{1.091\times10^6}{25} \approx 43657\ \mathrm{N}$

키 길이 $l = \dfrac{F}{b\tau_a} = \dfrac{43657}{15\times49.05} \approx 59.4\ \mathrm{mm}$로 약 60mm 이상이 필요하다.

브레이크 용량은 마찰면의 단위면적당·단위시간당 마찰일량이므로 Q = μpv 로 나타낸다.

단위면적에 작용하는 마찰력이 $\mu p$ 이고, 여기에 브레이크 륜의 주속 v 를 곱하면 단위면적에서 마찰로 소비되는 일률이 된다.
$Q=\mu p v$

이 값이 클수록 마찰면의 발열이 심해 라이닝이 손상되므로, 재료별 허용 브레이크 용량 이내가 되도록 p 와 v 를 정한다. 압력이나 속도를 분모에 두거나 속도를 제곱한 형태는 발열량 개념과 맞지 않는다.

용접이음은 모재를 일체화시켜 기밀·수밀 유지가 우수한 것이 장점이므로, 기밀유지가 불가능하다는 설명은 틀린 내용이다.

• 사용재료의 두께에 제한이 없는 것은 용접이음의 실제 장점이다.
• 이음 효율을 100%까지 높일 수 있는 것도 장점이다.
• 리벳·볼트 같은 체결요소가 필요 없어 구조가 간단해지는 것도 장점이다.

표준 스퍼기어의 법선피치는 $p_n = \pi m \cos\alpha$로 구한다.

$p_n = \pi\times4\times\cos20^\circ \approx 12.566\times0.9397 \approx 11.8\ \mathrm{mm}$

잇수는 법선피치 계산에 직접 관여하지 않고 모듈과 압력각만으로 결정된다.

인장시험에서 하중을 변형 전의 원래 단면적으로 나눈 응력을 공칭응력(호칭응력)이라 한다.

변형이 진행되며 실제 단면적이 줄어드는 것을 반영한 응력은 진응력이라 하여 공칭응력과 구분된다.

V벨트는 쐐기 단면이 풀리 홈에 밀착되어 마찰력이 크므로, 축간거리가 짧은 전동에 적합하며 평벨트보다 축간거리를 멀리 하기는 어렵다.

• 접촉면 마찰력이 커서 전동효율이 좋은 것은 V벨트의 실제 장점이다.
• 미끄럼이 적어 고속운전이 가능한 것도 장점이다.
• 이음매가 없어 정숙한 운전이 가능한 것도 장점이다.

곡선 모델링은 공간상의 선(커브)을 다루는 기법으로, 그 자체가 3차원 형상(입체)을 표현하는 모델링 방식은 아니다.

와이어프레임, 서피스, 솔리드 모델링은 각각 선·면·체적으로 3차원 형상을 표현하는 대표적 방식이다.

시작점 (1, 1)에 두 점을 잇는 방향의 단위벡터를 t배 해서 더한 식이 답이다.

(1, 1)에서 (5, 9)로 가는 방향벡터는 $(4,\ 8)$, 크기는 $\sqrt{4^2+8^2}=4\sqrt{5}$ 이므로 단위벡터는 $\left(\dfrac{1}{\sqrt{5}},\ \dfrac{2}{\sqrt{5}}\right)$ 이다.

따라서
$\vec{r}(t)=\left(\dfrac{1}{\sqrt{5}}t+1\right)\hat{i}+\left(\dfrac{2}{\sqrt{5}}t+1\right)\hat{j}$
가 되며, $t=0$에서 (1, 1), $t=4\sqrt{5}$에서 (5, 9)를 지난다.

x·y 성분의 상수항이 모두 1이어야 $t=0$에서 (1, 1)을 지나고, 성분 비가 $1:2$ 여야 직선 $y=2x-1$ 과 방향이 같다. $t\hat{i}+(2t+1)\hat{j}$·$2t\hat{i}+(4t+1)\hat{j}$ 처럼 x성분에 상수항이 없는 식은 $t=0$에서 (0, 1)이 되어 $y=2x+1$ 이라는 다른 직선이 되고, 상수항이 1과 −1로 갈리면서 $\sqrt{2}$로 나눈 식은 (1, −1)에서 출발하므로 역시 두 점을 지나지 못한다.

음극관(CRT)은 화면에 영상을 표시하는 출력장치이며 입력장치가 아니다.

키보드, 스캐너, 디지타이저는 모두 사용자가 컴퓨터에 정보를 입력하는 입력장치이다.

타원을 하나로 확정하려면 장축과 단축의 크기가 모두 정해져야 하는데, 중심·장축 지정점·장축에 수직한 직선만으로는 단축의 길이가 정해지지 않아 타원이 유일하게 결정되지 않는다.

• 서로 대각선을 이루는 두 점은 외접 사각형을 정하여 타원을 확정할 수 있다.
• 중심과 장축·단축 지정점을 알면 두 축의 길이와 방향이 모두 정해진다.
• 일직선상의 두 점과 이에 수직한 한 점을 이용하면 장축과 단축이 모두 정해진다.

정점과 초점은 포물선 등 다른 2차 곡선을 정의하는 요소이며, 원을 정의하는 방법이 아니다.

원은 중심과 반지름, 원주상의 세 점, 중심과 원주상의 한 점 등으로 유일하게 결정할 수 있다.

두 벡터가 이루는 평행사변형의 넓이는 벡터곱(외적)의 크기 $\left|\vec{a}\times\vec{b}\right|$ 로 구한다.

두 벡터 사이 각을 θ 라 하면 밑변이 $\left|\vec{b}\right|$, 높이가 $\left|\vec{a}\right|\sin\theta$ 이므로
$S=\left|\vec{a}\right|\left|\vec{b}\right|\sin\theta=\left|\vec{a}\times\vec{b}\right|$

스칼라곱 $\vec{a}\cdot\vec{b}=\left|\vec{a}\right|\left|\vec{b}\right|\cos\theta$ 는 정사영이나 일(work)을 나타내는 양이라 넓이가 될 수 없고, 두 벡터의 합은 평행사변형의 대각선을 줄 뿐이다.

2차 곡선(원, 타원, 포물선, 쌍곡선 등)을 여러 개 이어 붙인다고 해서 연결점에서 곡률의 연속이 자동으로 보장되지는 않는다.

매개변수식으로 표현할 수 있고 계산이 3차·4차식보다 간단하며, 여러 곡선을 이어 하나의 곡선처럼 다룰 수 있다는 점은 2차 곡선의 실제 특징이다.

B-rep(경계표현법)은 형상을 면·모서리·꼭짓점 등 경계 요소로 직접 저장하므로 CSG보다 복잡한 위상(topology) 구조를 가진다.

반대로 표면적 계산은 경계 정보를 직접 갖고 있어 오히려 용이하고, 데이터베이스 용량은 CSG보다 크며, 기본 도형(Primitive)을 조합해 형상을 만드는 것은 CSG의 방식이다.

형상 구속조건과 치수(파라미터)를 입력하여 형상을 정의하고 값 변경으로 형상을 수정하는 기법을 파라메트릭 모델링이라 한다.

와이어프레임, B-rep, CSG는 각각 선·경계·기본도형 조합으로 형상을 표현하는 방식으로 구속조건·치수 기반 정의 방식과는 다르다.

n개의 정점으로 생성되는 베지어 곡선의 차수는 $(n+1)$차가 아니라 $(n-1)$차이다.

베지어 곡선은 양 끝점을 반드시 지나며, 정점 하나의 이동이 곡선 전체 형상에 영향을 주고, 곡선은 항상 정점들이 이루는 볼록다각형(control polygon) 내부에 존재한다.

추출한 형상제어점을 모두 통과하도록 만든 곡선을 스플라인(spline) 곡선이라 한다.

베지어 곡선은 양 끝점만 통과하고 나머지 정점은 곡선의 형상을 제어할 뿐이며, B-스플라인 역시 일반적으로 제어점을 지나지 않는다. 쿤스곡면은 경계선으로 곡면을 정의하는 방식이다.

$y=3x^2$의 접선 기울기는 도함수 $y' = 6x$이다.

점 $(1,3)$에서 $x=1$이므로 기울기는 $y'(1) = 6\times1 = 6$이다.

IGES는 서로 다른 CAD/CAM 시스템 간에 그래픽(형상) 정보를 상호 교환하기 위해 정의된 중립 파일 구조(포맷)이다.

특정 장치나 초기화 기능을 가리키는 것이 아니라 데이터 교환용 표준 파일 형식을 의미한다.

전기회로 설계는 부품의 결선 관계를 나타내는 2차원 회로도(스키매틱) 중심의 작업으로, 형상의 3차원 표현이 필수적이지 않다.

금형, 건축, 신발 설계는 곡면·입체 형상을 다루므로 3차원 CAD 활용이 일반적으로 필요하다.

CPU와 주기억장치(RAM) 사이에서 처리 속도 차이를 줄여 자료를 효율적으로 이송하는 역할을 하는 것은 캐시 메모리이다.

BIOS는 부팅 초기화 프로그램, CISC는 명령어 집합 구조, 코프로세서는 특정 연산을 보조하는 처리장치로 캐시 메모리와 역할이 다르다.

와이어프레임(Wire Frame) 모델링은 점과 선(모서리)만으로 형상을 표현하고 면 정보가 없어 숨은선 제거를 할 수 없다.

CSG, B-rep, 서피스 모델링은 면 또는 체적 정보를 가지고 있어 숨은선 제거가 가능하다.

실루엣(외곽선)을 구하려면 형상의 면(표면) 정보가 필요한데, 와이어프레임 모델은 선(모서리) 정보만 가지고 있어 실루엣을 구할 수 없다.

CSG, 서피스, B-rep 방식은 면 또는 체적 정보를 갖고 있어 관측 방향에 대한 외곽 실루엣을 계산할 수 있다.

랜덤 주사형(벡터 스캔) 디스플레이는 선을 직접 그려 화질이 좋고 애니메이션 표현이 가능하지만, 색상 표현에는 제한이 있어 자유로운 색상의 컬러 애니메이션에는 한계가 있다.

래스터 주사 방식이 픽셀 단위로 다양한 색을 표현하는 데 유리한 반면, 랜덤 주사형은 상대적으로 가격이 고가이며 컬러 표현력은 떨어진다.

충격(impact)식은 도트 프린터 계열에서 쓰이는 인쇄 방식 분류로, 일반적인 플로터의 분류 방식과는 거리가 멀다.

플로터는 보통 펜(pen)식, 래스터(raster)식, 정전식, 포토(photo)식 등으로 분류된다.

컴퓨터 이용 제품 공차 분석은 설계 단계의 품질·공차 해석에 가까워, 생산계획·통제를 다루는 CAM의 응용영역과는 거리가 멀다.

공정계획(CAPP), NC 프로그래밍, 자재소요계획(MRP)은 모두 생산 준비·실행과 직결되는 대표적 CAM 응용 분야이다.