07년 1회차

탄소강에 함유된 5대 원소는 황(S), 망간(Mn), 탄소(C), 규소(Si), 인(P)이다.

이 다섯 원소는 탄소강의 기계적 성질에 큰 영향을 주는 주요 성분으로, 특히 탄소(C)는 강도와 경도를, 황(S)과 인(P)은 취성과 관련된 불순물로 취급된다.

구리 4%, 망간 0.5%, 마그네슘 0.5%가 함유된 알루미늄 합금은 두랄루민이다.

두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn계 합금으로 가볍고 강도가 높아 항공기, 차량 부품 등에 널리 사용된다.

• Y합금은 Al-Cu-Ni-Mg계로 내열성이 필요한 피스톤 등에 쓰인다.
• 실루민은 Al-Si계 합금이다.
• 켈멧합금은 Cu-Pb계 베어링용 합금이다.

극한강도를 허용응력으로 나눈 값을 안전율이라고 한다.

안전율은 재료가 파손되지 않고 안전하게 사용될 수 있는 여유 정도를 나타내는 지표로, 값이 클수록 더 안전하게 설계된 것을 의미한다.

원주피치 P와 모듈 m의 관계는 $P = \pi m$이다.

원주피치는 피치원의 둘레를 잇수로 나눈 값이고, 모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이므로, 두 값 사이에는 피치원 둘레($\pi d$) 관계에서 $P = \pi m$이 성립한다.

합성수지는 일반적으로 열에 약하다는 점에서 “단단하며 열에 강하다”는 진술이 틀렸다.

합성수지는 가볍고 전기 절연성이 좋으며 가공성과 성형성이 뛰어나지만, 금속에 비해 내열성이 낮아 열에 약한 편이다.

황동의 합금 원소는 Cu-Zn(구리-아연)이다.

구리에 아연을 첨가한 합금이 황동이며, 구리에 주석을 첨가한 합금은 청동(Cu-Sn)으로 서로 구분된다.

나사 풀림 방지법으로 적당하지 않은 것은 나비너트를 사용하는 방법이다.

나비너트는 손으로 쉽게 조이고 풀 수 있도록 만든 너트로, 풀림을 방지하는 기능이 없다.

• 로크너트를 이용하는 방법은 대표적인 풀림 방지법이다.
• 핀이나 멈춤나사로 고정하는 방법도 풀림을 방지한다.
• 자동죔 너트 역시 풀림 방지 기능을 갖는 너트이다.

기계재료는 주조성·소성·절삭성 같은 가공성뿐 아니라 열처리성도 좋아야 하므로, 열처리성이 떨어져도 된다는 설명은 성립하지 않는다.

또한 기계적·화학적 성질이 우수해야 하며, 재료의 보급과 대량생산이 가능해야 한다.

이 조건들은 모두 올바른 설명이므로, 열처리성이 나쁘다고 서술한 항목만 일반적 성질에 어긋난다.

가스 질화법은 암모니아가스(NH₃)를 500℃ 전후에서 장시간 가열해 분해되는 질소를 강 표면에 침투시켜 경화층을 만드는 표면경화법이다.

탄산가스나 목탄가스, 코크스는 침탄법 등 다른 열처리에서 탄소 공급원으로 쓰이는 것으로 질화법의 재료가 아니다.

일반적인 동력전달 순서는 원동기에서 나온 동력을 받는 주축에서 선축을 거쳐 각 기계로 갈라지는 중간축으로 이어진다.

주축은 원동기의 동력을 직접 받는 축이고, 선축은 공장 내에서 동력을 전달하는 긴 축이며, 중간축은 선축에서 각 공작기계로 동력을 나누어 보내는 역할을 한다.

스프링 지수는 코일 평균지름을 소선 지름으로 나눈 값으로 구한다.

$C = \dfrac{D}{d} = \dfrac{30}{5} = 6$

리드는 나사가 1회전할 때 축방향으로 이동하는 거리로, 다줄나사에서는 피치에 줄수를 곱해 구한다.

$l = np = 2 \times 3\,\mathrm{mm} = 6\,\mathrm{mm}$

단면이 급격히 변하는 노치 밑바닥, 구멍의 양끝, 단의 모서리 등에서 국부적으로 응력이 크게 커지는 현상을 응력 집중이라 한다.

이는 반복하중 하에서 피로파괴의 원인이 되며, 열응력이나 피로한도 자체를 가리키는 용어와는 구별된다.

주철은 탄소 함유량이 많아 유동성이 좋고 주조성이 우수해 복잡한 형상의 주물 제작에 적합하다.

• 탄소 함유량은 2.0%를 초과하는 것이 특징이다.
• 인장강도는 강보다 낮다.
• 취성이 커서 소성변형이 잘 되지 않는다.

기어는 두 축의 이가 직접 맞물려 동력을 전달하므로 직접 전동장치에 해당한다.

• 벨트는 마찰력으로 간접 전달한다.
• 체인은 링크가 스프로킷에 감겨 동력을 전달하는 간접 전동장치이다.
• 로프는 벨트와 같이 감아걸기로 동력을 전달하는 간접 전동장치이다.

공작기계의 기본운동은 절삭운동·이송운동·위치조정운동으로 구분되며, 치핑(chipping)운동은 이에 해당하지 않는다.

치핑(chipping)은 정 등으로 재료 표면을 깎아내는 수공구 작업이나 공구날의 결손을 가리키는 말로, 공작기계의 기본운동 분류와는 관계가 없다.

다이아몬드 입자는 고가이고 마모가 매우 적어 결합력이 강한 금속질 결합제(메탈본드)를 사용해 숫돌바퀴를 제작한다.

비트리파이드·실리케이트·탄성(레지노이드 등) 결합제는 일반 연삭숫돌에 주로 쓰이는 결합제이다.

기어의 치형은 총형커터에 의한 방법, 형판에 의한 방법, 창성에 의한 방법의 세 가지로 분류하는 것이 일반적이며, 브로치 가공은 이 표준 분류에 포함되지 않는다.

총형커터법은 치형과 같은 단면의 공구로 절삭하는 방법이고, 형판법은 형판을 따라 공구를 이동시켜 치형을 만드는 방법이며, 창성법은 랙이나 호브 등 공구와 기어소재의 상대운동으로 치형을 만들어내는 방법이다.

레이디얼 드릴링머신은 컬럼을 중심으로 회전하는 암(radial arm)에 주축을 설치해 주축 자체를 대형 공작물 위 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 구조이다.

탁상·직립 드릴링머신은 소형 공작물 가공에 적합하고, 다축 드릴링머신은 여러 구멍을 동시에 뚫는 용도로 대형 공작물의 이동 가공에는 적합하지 않다.

절삭공구 재료는 절삭 중 발생하는 고온에서도 경도가 높고 취성이 작아야 공구의 마모와 파손을 막을 수 있다.

고온에서 경도가 낮고 취성이 크다는 설명은 이러한 구비조건과 반대되므로 옳지 않다.

내마모성이 크고 형상 가공이 쉬우며 피삭재보다 단단하고 인성이 있어야 한다는 나머지 조건은 모두 타당하다.

사인바는 양 끝에 롤러를 부착해 블록게이지로 높이차를 만들고 삼각법(사인함수)으로 각도나 기울기를 측정하는 기구이다.

전기·공기 마이크로미터는 길이나 치수의 미세한 차이를 측정하는 게이지이고, 게이지 블록은 길이의 기준으로 쓰이는 측정기이다.

하향밀링(내려깎기)은 커터의 절삭방향과 공작물의 이송방향이 같은 방식이므로, 방향이 반대라는 설명은 옳지 않다.

날의 마멸이 적고 수명이 길며, 날자리 간격이 짧아 가공면이 깨끗하고, 커터가 일감을 눌러 절삭하므로 고정이 간편한 것은 하향밀링의 특징으로 맞는 설명이다.

연질이고 인성이 큰 재질을, 경사각이 큰 공구로 절삭깊이를 얕게 하고 절삭속도를 높이며 절삭제를 사용해 가공하면 칩이 공구 경사면을 따라 연속적으로 흘러나오는 유동형 칩이 생기기 쉽다.

이는 절삭 조건이 가장 매끄러운 경우에 해당하며, 전단형·경작형·균열형 칩은 재질이 단단하거나 절삭 조건이 불리할 때 나타난다.

콤비네이션 세트는 직각자·분도기·중심게이지 등을 조합한 각도·중심 측정용 세트로, 길이 측정기가 아니다.

버니어 캘리퍼스, 그루브 마이크로미터, 전기 마이크로미터는 모두 치수를 직접 읽어내는 길이 측정기에 해당한다.

최소 죔새는 0.009mm다. 구멍이 가장 크고 축이 가장 작을 때 생기는 간섭량이 최소 죔새이기 때문이다.

그림의 공차역 선도에서 구멍 50H7은 기준선(0)에서 +25㎛까지, 축 50r6은 +34㎛에서 +50㎛까지 자리 잡고 있다.

최소 죔새 = 축의 최소 허용치수 − 구멍의 최대 허용치수
= (+34㎛) − (+25㎛) = 9㎛ = 0.009mm

참고로 최대 죔새는 축의 최대치수 +50㎛에서 구멍의 최소치수 0을 뺀 50㎛ = 0.05mm이며, 축의 공차역이 구멍보다 완전히 위에 있으므로 이 끼워맞춤은 항상 죔새가 생기는 억지 끼워맞춤이다.

나사의 간략 도시에서 수나사의 골(뿌리)은 가는 실선으로 그리고, 봉우리(바깥지름)는 굵은 실선으로 그린다.

암나사의 경우도 마찬가지로 골지름은 가는 실선, 안지름은 굵은 실선으로 구분해 나타낸다.

동심도(동축도)는 원을 두 겹으로 그린 기호(◎)로 나타낸다.

나머지 기호를 보면 원 하나만 있는 것은 진원도, 원에 나란한 두 개의 경사선을 그은 것은 원통도, 활 모양의 호는 선의 윤곽도를 뜻하므로 이중 원만이 동심도에 해당한다.

동심도는 데이텀 축선과 대상 형체의 축선이 얼마나 같은 축 위에 있는가를 규제하는 위치 공차이며, 공차값 앞에 지름 기호 ∅를 붙여 기입한다.

베어링 호칭번호의 뒤 두 자리가 04 이상이면 그 값에 5를 곱해 안지름(mm)을 구한다.

$d = 26 \times 5 = 130\,\mathrm{mm}$

부품의 중간을 잘라내고 그 사이에 절단면을 90° 돌려 그렸으므로 회전 도시 단면도다.

그림은 구멍이 뚫린 레일 모양 부품의 옆모습을 좌우로 나누어 파단선으로 끊어 놓고, 그 빈자리에 I자 모양 절단면을 해칭해 그려 넣은 형태다.

• 온단면도·한쪽 단면도: 물체 전체 또는 절반을 잘라 투상도 자체를 단면으로 나타낸다.
• 부분 단면도: 필요한 부분만 파단선으로 일부만 잘라내어 내부를 보인다.

"6구멍"처럼 공차를 적용할 형체의 개수를 나타내는 문자는 공차 기입틀의 바로 위쪽에 적는다.

기입틀 안에는 위치도 기호와 공차값 ∅0.1만 넣고, 틀 위에 "6구멍"을 나란히 써서 그 공차가 여섯 개 구멍 모두에 적용된다는 뜻을 나타낸다.

기입틀의 왼쪽·오른쪽이나 아래에 붙여 쓰면 데이텀 문자나 다른 지시와 혼동될 수 있어 쓰지 않는다. (출제 당시 KS 기하공차 기입 기준)

서피스 모델링은 형상의 표면 정보를 가지고 있어 단면도 작성이 가능하므로, 단면도를 작성할 수 없다는 설명은 옳지 않다.

복잡한 형상을 표현할 수 있고 NC가공 정보를 얻을 수 있는 것은 서피스 모델링의 장점이 맞지만, 내부가 채워져 있지 않아 물리적 성질을 계산하기는 곤란하다는 것이 이 모델링의 한계이다.

솔리드 모델링은 형상이 속이 채워진 데이터로 정의되어 무게중심, 관성모멘트, 부피, 질량 등 물리적 성질을 계산할 수 있다.

서피스 모델링은 표면 정보만 가지므로 이러한 물성 계산에 한계가 있고, 와이어프레임 모델링은 형상을 선으로만 표현해 물성 계산이 불가능하다.

중앙처리장치(CPU)는 명령을 해독·지시하는 제어장치와 연산을 수행하는 연산장치, 데이터를 저장하는 주기억장치로 구성된다고 본다.

입출력장치는 컴퓨터와 외부 사이에서 데이터를 주고받는 주변장치로, 중앙처리장치의 구성 요소로 보지 않는다.

기점 기호(작은 원에 십자)에서 출발해 하나의 연속된 치수선 위에 누적 치수를 차례로 기입했으므로 누진 치수 기입법이다.

그림의 150, 420, 640은 각 단의 개별 길이가 아니라 기점에서부터 잰 누적 거리이고, 각 치수보조선과 만나는 자리마다 화살표를 붙여 표시했다.

• 직렬 치수 기입법: 구간마다 치수선을 따로 이어 붙여 개별 길이를 적는다.
• 병렬 치수 기입법: 공통 기준면에서 치수선을 여러 줄 나란히 그어 각각의 거리를 적는다.

해칭선 사이에 문자나 기호를 기입할 때는 해칭을 중단하고 여백을 두어 표기하는 것이 원칙이므로, 중단해서는 안 된다는 설명은 옳지 않다.

인접 부품의 해칭 방향이나 각도를 달리해 구분하고, 절단면이 넓을 때 외형선을 따라 부분적으로 해칭하며, KS 재료 단면 표시기호를 사용할 수 있다는 나머지 설명은 모두 맞다.

경사면을 그 면과 평행한 방향에서 실제 모양대로 나타낸 투상도를 보조 투상도라 한다.

회전 투상도는 경사부를 회전시켜 나타내는 것이고, 부분·국부 투상도는 필요한 일부분만 나타내는 것으로 경사면 전체를 실형으로 보여주는 목적과는 다르다.

면의 지시 기호에서 a는 표면 거칠기 값(중심선 평균 거칠기 Ra)을 적는 자리이므로 기준 길이라는 설명은 옳지 않다.

그림의 기호는 V자 위쪽에 a, 오른쪽으로 꺾여 나간 가로선 위에 b, 그 가로선 아래에 c, 다시 그 아래 V자 옆에 d가 배치되어 있다.

• b: 가공 방법을 문자나 약호로 적는다.
• c: 컷오프값(기준 길이)·평가 길이를 적는다.
• d: 줄무늬 방향 기호를 적는다.

즉 기준 길이는 a가 아니라 c 자리에 기입한다. (출제 당시 KS 표면거칠기 표시 기준)

스프로킷 휠의 바깥지름은 굵은 실선으로 그리고, 피치원은 가는 1점쇄선, 이뿌리원은 가는 실선(단면 도시 시 굵은 실선)으로 나타낸다.

따라서 피치원을 가는 실선으로, 이뿌리원을 가는 1점쇄선으로 그린다는 설명은 KS 도시 규칙과 맞지 않는다.

SM20C에서 20은 탄소 함유량 0.15~0.25%(평균 0.20%)를 백분율의 100배 값으로 나타낸 것으로, 15~25%라는 설명은 소수점 표기를 빠뜨린 잘못된 값이다.

S는 강(Steel), M은 기계구조용을 나타내는 기호이고 C는 탄소를 의미한다는 나머지 설명은 옳다.

축과 같이 길이 방향으로 절단하면 오히려 이해하기 어려운 부품은 관용적으로 길이 방향으로 절단하지 않고 도시하므로, 온단면도로 나타낸다는 설명은 옳지 않다.

긴 축을 중간에서 파단해 짧게 그리되 실제 치수를 기입하고, 빗줄 널링은 축선에 대해 30°로 엇갈리게 그리며, 키 홈은 부분 단면으로 나타낼 수 있다는 나머지 설명은 맞다.

대칭인 물체를 중심선을 기준으로 1/4을 절단해 절반은 외형, 절반은 단면으로 나타내 내부와 외부를 동시에 볼 수 있게 한 것을 한쪽 단면도라 한다.

온단면도는 물체 전체를 절반으로 절단한 것이고, 부분 단면도는 필요한 일부만 절단하는 것으로 성격이 다르다.

수나사의 호칭 지름은 바깥지름을 기준으로 표시한다.

유효지름, 골지름, 피치는 나사의 세부 치수 요소이지 호칭의 기준이 되는 값이 아니다.

관용 테이퍼 수나사의 ISO 규격 기호는 R이며, 대응하는 암나사(테이퍼)는 Rc로 표기한다.

M은 미터나사, G는 관용 평행나사의 기호이므로 테이퍼 수나사를 나타내지 않는다.

도면은 대상물의 형상·구조·조립상태·치수·가공법 등을 담아 명확하고 국제적으로 통용될 수 있어야 하지만, 제품의 가격 정보는 도면이 갖추어야 할 기본 요건이 아니다.

가격은 도면과 별개로 관리되는 상업적 정보이므로 도면의 표현 대상에 해당하지 않는다.

피치원 지름은 모듈에 잇수를 곱해 구한다.

$D = mZ = 2 \times 30 = 60\,\mathrm{mm}$

베어링과 부시는 속이 빈 원통형 부품으로 길이 방향으로 절단해 단면을 나타내도 형상을 이해하는 데 문제가 없어 단면 표시가 가능하다.

기어의 이, 바퀴의 암, 볼트, 작은 나사, 리벳, 키 등은 길이 방향으로 절단하면 오히려 이해가 어려워지는 부품으로 관용적으로 단면 표시를 하지 않는다.

H7/p6은 구멍기준식에서 축 치수가 구멍보다 커서 항상 죔새가 생기는 억지 끼워맞춤에 해당한다.

H7/h6, F7/h6, G7/h6은 축 치수가 구멍 치수와 같거나 작아 틈새가 생기는 헐거운 끼워맞춤 계열이다.

스퍼기어를 축방향에서 본 도면에서 이뿌리원은 가는 실선으로 그리는 것이 원칙이다.

피치원은 가는 1점쇄선, 잇봉우리원(바깥지름)은 굵은 실선으로 구분해 도시한다.

표시된 M50×2에서 앞의 M은 미터 나사를 뜻하는 기호이므로 유니파이 나사라는 설명은 옳지 않다. 유니파이 나사는 UNC(보통나사)·UNF(가는나사)로 표기한다.

맨 앞의 '좌'는 감김 방향이 왼쪽임을, '2줄'은 줄 수를 나타내므로 이 나사는 2줄 왼나사다. 오른나사이거나 한 줄 나사일 때는 이 표시를 생략한다.

호칭지름 50 뒤에 ×2로 피치 2mm를 함께 적었다. 미터 보통나사는 피치를 적지 않으므로 이렇게 피치를 병기하면 미터 가는 나사가 된다(M50 보통나사의 피치는 5mm).

끝의 6H는 나사의 등급(공차역 클래스)이며, 대문자 H는 암나사의 공차역임을 뜻한다.

플로터는 CAD로 작성한 도면 데이터를 종이에 출력하는 장치이다.

모니터와 음극선관(CRT)은 화면 표시장치이고, 디지타이저는 좌표를 입력하는 입력장치이므로 출력 용도와는 다르다.

피치선은 가는 1점 쇄선으로 그리는 선으로, 가는 실선을 사용하는 선에 해당하지 않는다.

• 지시선은 인출선으로 가는 실선을 사용한다.
• 치수 보조선은 치수선 양 끝에 가는 실선으로 긋는다.
• 해칭선은 단면을 나타낼 때 가는 실선으로 빗금을 긋는다.

계기의 도시기호는 원 안에 계측 대상의 머리글자를 넣어 나타내며, 압력계는 pressure의 P를 원 안에 넣은 기호로 그린다.

보기에 제시된 나머지 기호는 다음과 같이 구분한다.

• 원 안이 비어 있는 것: 계기 일반을 뜻하는 기호
• 원 안에 T(temperature): 온도계
• 원 안에 F(flow): 유량계

네 기호 모두 원에서 짧은 선을 아래로 내려 관 위의 점(접속점)에 붙인 모양이 똑같으므로, 구분의 기준은 오직 원 안의 글자다.

관을 가로지르는 두 개의 짧은 선 사이에 비스듬히 기울어진 판(디스크)을 하나 그려 넣은 기호(그림에서 ②로 지시된 자리)가 체크밸브다. 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는 밸브여서, 열리고 닫히는 판을 기울여 흐름 방향까지 함께 나타낸다.

같은 관 위에 그려진 다른 기호들은 다음과 같다.

• 삼각형 두 개를 꼭짓점끼리 맞대어 그린 나비 모양(⋈)은 밸브 일반을 나타낸다.
• 관을 가로지르는 짧은 선을 나란히 그은 부분은 관의 이음(플랜지·유니온 등) 표시다.
• 관이 오른쪽 끝에서 직각으로 꺾여 아래로 내려가는 부분은 엘보(90° 굽힘)다.

단선 배관도에서는 관을 한 줄의 선으로 긋고 밸브·이음쇠를 그 선 위에 간략 기호로 겹쳐 그리므로, 밸브인지 이음인지는 선 위에 덧그려진 기호의 모양으로만 판별한다(출제 당시 KS 배관 간략 도시 기준).

도면에 반드시 마련해야 하는 양식은 윤곽선, 표제란, 중심마크이며, 비교눈금은 도면의 크기를 가늠할 때 덧붙이는 참고 요소일 뿐 필수 양식이 아니다.

정사각형의 변임을 나타내는 치수 보조기호 $\square$는 한 변의 치수 수치 앞에 붙인다.

• $\phi$는 원(지름) 치수 앞에 붙이는 기호로 구의 지름 전용 기호가 아니다(구의 지름은 $\mathrm{S}\phi$).
• R은 원통이 아니라 반지름 치수 앞에 붙인다.
• SR은 구의 반지름 치수 앞에 붙이는 기호이다.

한 줄 나사는 리드 L과 피치 P가 같으므로($L=P$), 볼트가 1바퀴 회전할 때 1.25㎜씩 전진한다.

5바퀴 회전 시 전진 거리는 $1.25\ \mathrm{mm}\times5=6.25\ \mathrm{mm}$이다.

구멍의 치수공차는 위 치수 허용차에서 아래 치수 허용차를 뺀 값이므로 $0.041-0.025=0.016$mm이고, 공차가 0.066이라는 설명은 옳지 않다.

표기 $\varnothing 20^{+0.041}_{+0.025}$에서 앞의 20이 기준치수, 위에 적힌 +0.041이 위 치수 허용차, 아래에 적힌 +0.025가 아래 치수 허용차다.

따라서 한계 치수는
최대 허용 한계 치수 $=20+0.041=\varnothing 20.041$
최소 허용 한계 치수 $=20+0.025=\varnothing 20.025$
이고, 두 한계 치수의 차가 곧 공차 0.016mm다.

0.066은 위 허용차와 아래 허용차를 더한 값(0.041+0.025)이어서, 빼야 할 것을 더한 결과다.

코일 스프링은 원칙적으로 하중이 걸리지 않은 상태(무하중 상태)로 도시하므로, 하중이 걸린 상태로 그린다는 설명은 틀렸다.

하중과 높이·휨의 관계는 선도나 요목표로 별도 표시하고, 특별한 지시가 없으면 오른쪽 감기로 그리며, 모양만 나타낼 때는 재료 중심선을 굵은 실선으로 그린다.

치수 숫자 20을 직사각형 테두리로 둘러싸 기입한 것은 이론적으로 정확한 치수를 나타내는 표시다.

이 치수는 위치도·윤곽도 같은 기하공차의 기준이 되는 값이므로 그 값 자체에는 치수공차를 주지 않는다. 즉 20에는 오차를 허용하지 않고, 실제로 허용되는 범위는 함께 지시된 기하공차로만 규제한다.

그림처럼 화살표가 달린 치수선 위에 숫자를 상자로 묶어 적기 때문에, 주조·가공 여유를 주기 위한 치수나 나중에 고칠 임시 치수와는 전혀 다른 의미다.