23년 1회차

모재 한쪽에 뚫은 구멍을 용가재로 메워 다른 모재와 접합하는 것은 플러그용접(plug weld)이다.

겹쳐 놓은 판 중 위쪽 판에 둥근 구멍을 내고 그 구멍을 용착금속으로 채워 아래 판과 붙이는 방식이며, 구멍이 길쭉한 홈이면 슬롯용접(slot weld)이라 한다.

• 비드용접은 홈 없이 모재 표면에 용접 비드를 한 줄로 놓는 용접이다.
• 그루브용접은 맞대는 두 모재 끝에 V·U형 등의 홈(groove)을 가공하고 그 홈을 채우는 용접이다.
• 덧살올림용접은 마모된 표면 등에 용착금속을 덧쌓아 치수를 회복하거나 표면을 보강하는 용접이다.

옳은 설명은 헬리컬기어는 평행한 두 축 사이에서 동력을 전달한다는 것이다.

헬리컬기어는 잇줄이 축에 대해 비틀린 원통기어로, 스퍼기어처럼 평행축에 쓰이며 물림률이 커서 조용하지만 축방향 추력이 생긴다.

• 모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값($m=\dfrac{D}{Z}$)이므로 잇수를 피치원 지름으로 나눈다는 설명은 틀리다(그 역수는 지름 피치에 해당).
• 하이포이드기어는 두 축이 수직이지만 서로 교차하지 않고 어긋난(엇갈린) 축 사이에 쓰는 기어이므로 축 중심이 교차한다는 설명은 틀리다.
• 원통에 감긴 실을 팽팽히 당기며 풀 때 실 끝점이 그리는 곡선은 인벌류트 곡선이며, 사이클로이드는 구름원이 기초원 위를 굴러갈 때 원주 위 한 점이 그리는 곡선이다.

M20×2 나사에서 20은 호칭지름(바깥지름) 20 mm이므로, 유효지름이 20 mm라는 설명이 옳지 않다.

유효지름은 나사산 두께와 골 폭이 같아지는 가상 원통의 지름으로 바깥지름보다 작고 골지름보다 크다.

• 기호 M은 미터나사를 뜻하므로 미터나사라는 설명은 옳다.
• ×2는 피치를 따로 표시한 것(가는 나사)으로 피치 2 mm라는 설명은 옳다.
• 줄 수 표시가 없으면 한줄나사이므로 리드 = 피치 × 줄 수 = 2 × 1 = 2 mm로 옳다.

토출량이 주기적으로 변동하며 배관에 진동·소음이 수반되는 현상은 서징(surging)이다.

펌프의 양정곡선이 오른쪽 위로 올라가는 구간에서 운전하고 배관 중에 공기실·수조처럼 압력을 저장하는 부분이 있을 때, 유량과 압력이 주기적으로 맥동하는 자려 진동이 일어난다.

• 공동현상(cavitation)은 국부 압력이 포화증기압 아래로 떨어져 기포가 생기고 붕괴하면서 소음·침식을 일으키는 현상이다.
• 오일포밍(oil foaming)은 작동유나 윤활유에 기포가 섞여 거품이 일어나는 현상이다.
• 축추력현상은 회전차 앞뒤의 압력 차로 축방향 힘이 생기는 현상으로, 토출량의 주기적 변동과는 다르다.

옳은 설명은 초두랄루민은 시효경화를 통해 강도를 높인 것이라는 진술이다.

두랄루민 계열(Al-Cu-Mg계)은 용체화 처리 후 시간이 지나며 미세 석출물이 생겨 단단해지는 시효경화로 강도를 얻으며, 초두랄루민은 Mg 함량 등을 높여 강도를 더 키운 합금이다.

• 실루민(Al-Si계)은 주조성은 좋으나 단단한 Si 입자 때문에 절삭성은 나쁘다.
• 내식용 알루미늄 합금은 Mn, Mg, Si 등 내식성을 해치지 않는 원소를 첨가한 것이며, Cu·Ni·Fe는 오히려 내식성을 떨어뜨린다.
• 알클래드는 고강도 알루미늄 합금판 표면에 순알루미늄을 피복해 내식성을 높인 판재로, 다이캐스팅용 합금이 아니다.

섬유를 한 방향으로 정렬하면 섬유 방향과 그 직각 방향의 강도·강성 차이가 커지므로 이방성은 증가한다. 따라서 이방성이 감소한다는 설명이 옳지 않다.

섬유강화플라스틱(FRP)은 강하고 가는 섬유를 수지 기지가 묶어 하중을 섬유로 전달하는 복합재료라서 섬유 배열 방향으로 물성이 집중된다.

• 유리섬유·탄소섬유를 강화 섬유로 사용할 수 있다는 설명은 옳다.
• 폴리에스테르·에폭시 같은 열경화성 수지를 기지로 사용할 수 있다는 설명은 옳다.
• 섬유 다발을 액체 수지에 함침시킨 뒤 가열 다이를 통과시켜 연속 성형하는 것을 펄트루전(인발성형)이라 한다는 설명은 옳다.

단위 부피당 에너지는 진응력-진변형률 곡선 아래 넓이이므로 분자가 K와 ε₁의 (n+1)제곱의 곱, 분모가 n+1인 식이 된다.

단위 부피당 일은 응력을 변형률에 대해 적분한 값이다.
$u=\int_{0}^{\varepsilon_1}\sigma\,d\varepsilon=\int_{0}^{\varepsilon_1}K\varepsilon^{n}\,d\varepsilon$
$u=\dfrac{K\varepsilon_1^{\,n+1}}{n+1}$

• 분자가 Kε₁ⁿ이고 분모가 n인 식은 적분 시 지수를 1 올리지도, n+1로 나누지도 않은 것이다.
• 분자가 Kε₁ⁿ⁺¹이고 분모가 n인 식은 지수는 올렸지만 n+1로 나누어야 할 것을 n으로 나눈 것이다.
• 분자가 Kε₁ⁿ이고 분모가 n+1인 식은 n+1로 나누었지만 ε₁의 지수를 n+1로 올리지 않은 것이다.

두 줄기의 용탕이 만나는 곳에서 완전히 융합되지 못해 경계가 남는 결함은 콜드셧(cold shut)이다.

용탕 온도가 낮거나 주입 속도가 느려 흐름 선단이 이미 식은 상태로 만나면 서로 녹아 붙지 못하므로, 주입 온도·속도를 높이고 탕구계를 개선해 방지한다(탕경이라고도 함).

• 기공(blow hole)은 용탕 속 가스나 주형에서 발생한 가스가 빠져나가지 못해 생긴 구멍이다.
• 개재물(inclusion)은 슬래그·산화물·주물사 등 이물질이 주물 안에 섞여 들어간 결함이다.
• 편석(segregation)은 응고 과정에서 성분이 고르게 분포하지 못하고 한쪽에 몰리는 현상이다.

센터리스 연삭은 조정숫돌과 받침판이 공작물을 지지·회전시키므로 조작이 간단해 고도의 숙련이 필요하지 않다. 따라서 고도로 숙련된 작업자가 필요하다는 설명이 옳지 않다.

센터 구멍을 뚫거나 척에 물릴 필요 없이 연삭숫돌·조정숫돌·받침판 사이에 공작물을 넣어 연속적으로 가공하므로 가늘고 긴 공작물의 대량생산에 유리하다.

• 공작물을 두 숫돌 사이에 지지하는 구조라서 대형·중량 공작물은 연삭하기 어렵다는 설명은 옳다.
• 센터나 척 없이 공작물을 연삭한다는 설명은 옳다.
• 원통 외면을 통과 이송으로 연속 연삭하면 생산속도가 높다는 설명은 옳다.

탄소 0.6%강을 가열하면 α + γ → γ → γ + 액상 순으로 변한다.

아공석강이므로 공석온도(약 727℃)에서 펄라이트의 시멘타이트가 오스테나이트로 바뀌어 α + γ가 되고, $A_{3}$선을 넘으면 α가 모두 녹아 γ 단상이 되며, 고상선을 넘으면 γ와 액상이 공존하다가 액상선 위에서 완전히 녹는다.

• (다)에 δ + 액상이 오는 조합은 틀리다. 포정 반응에 δ가 관여하는 범위는 탄소량이 약 0.53% 이하인 강이므로 0.6%강은 δ 영역을 거치지 않는다.
• (가)에 γ + 시멘타이트가 오는 조합은 틀리다. 그 2상 영역은 공석 조성(약 0.77%)보다 탄소가 많은 과공석강에서 나타난다.
• (나)에 δ가 오는 조합은 틀리다. 0.6%강은 고상 상태에서 γ 단상을 거쳐 녹으며 δ 단상 영역을 지나지 않는다.

증기동력장치의 이상 사이클은 랭킨사이클이다.

랭킨사이클은 펌프 단열압축 → 보일러 정압가열 → 터빈 단열팽창 → 복수기 정압방열의 네 과정으로 이루어지며, 작동유체인 물이 액체와 증기로 상변화하는 것이 특징이다.

• 디젤사이클은 압축착화기관의 이상 사이클로, 정압가열 과정을 가진다.
• 오토사이클은 불꽃점화(가솔린)기관의 이상 사이클로, 정적가열 과정을 가진다.
• 브레이튼사이클은 가스터빈의 이상 사이클로, 정압가열·정압방열 과정을 가진다.

용융 합금을 급랭해 원자배열이 무질서한 합금은 비정질합금(amorphous alloy)이다.

결정립과 결정립계가 없어 자벽 이동을 방해하는 요소가 적으므로 투자율이 높고 자기이력손실이 매우 작아 변압기 철심 등 연자성 재료로 쓰이며, 강도·내식성도 우수하다.

• 초소성합금은 특정 온도·변형속도에서 수백 % 이상 늘어나는 큰 연신을 보이는 합금이다.
• 초내열합금은 고온에서도 강도와 내산화성을 유지하는 Ni·Co기 합금 등이다.
• 형상기억합금은 변형시켜도 가열하면 마르텐사이트 변태의 역변태로 원래 형상으로 돌아가는 합금이다.

회전축에 기어·풀리 등을 고정해 회전력을 전달하는 요소는 키(key)이므로, 이를 코터의 설명으로 쓴 진술이 옳지 않다.

코터(cotter)는 축방향으로 인장·압축을 받는 두 봉재를 쐐기 모양의 판으로 연결하는 체결 요소다.

• 클러치는 운전 중 필요에 따라 연결·분리가 가능한 축이음이라는 설명은 옳다.
• 나사는 부품 결합, 위치 조정, 힘 전달에 쓰인다는 설명은 옳다.
• 리벳이음은 미리 뚫은 구멍에 리벳을 끼우고 머리를 만들어 결합한다는 설명은 옳다.

수평형 밀링머신은 평면 커터·측면 커터처럼 여러 개의 날을 가진 커터를 아버에 끼워 사용하므로, 한 개의 날을 가진 커터를 쓴다는 설명이 옳지 않다.

밀링은 다인(多刃) 회전공구로 절삭하는 가공이며, 한 개의 날로 절삭하는 것은 선반·셰이퍼 등 단인 공구의 특징이다.

• 수직형 밀링머신으로 홈 가공을 할 수 있다는 설명은 옳다.
• 주축 방향에 따라 수직형과 수평형으로 나눈다는 설명은 옳다.
• 수직형 밀링머신은 엔드밀을 절삭공구로 사용할 수 있다는 설명은 옳다.

입도 번호가 작다는 것은 숫돌 입자가 거칠다는 뜻이어서 기공이 커 칩이 잘 빠지므로, 눈메움의 일반적인 원인이 아니다.

눈메움(loading)은 칩이 숫돌 기공에 끼어 표면이 막히는 현상으로, 칩이 빠질 공간이 작거나 칩이 많이 끼는 조건에서 일어난다.

• 조직이 치밀하면 기공이 작아 칩이 끼기 쉬우므로 눈메움의 원인이 된다.
• 연삭 깊이가 크면 칩 생성량이 많아져 기공이 막히기 쉬우므로 원인이 된다.
• 원주속도가 느리면 입자당 절삭량이 커지고 칩 배출이 나빠지므로 원인이 된다.

토치 점화 시에는 아세틸렌 밸브를 먼저 열고 점화한 뒤 산소 밸브를 연다. 산소 밸브를 먼저 열고 점화한 후 아세틸렌 밸브를 연다는 설명이 옳지 않다.

산소를 먼저 흘린 상태에서 점화하면 불꽃이 불안정하고 역화의 위험이 커지므로, 가연성 가스로 먼저 불을 붙인 다음 산소로 불꽃을 조절한다.

• 역화가 발생하면 산소 밸브를 닫아 불꽃을 차단한다는 설명은 옳다.
• 산소 호스와 아세틸렌 호스를 색깔로 구분해 사용한다는 설명은 옳다.
• 작업 완료 후 산소 밸브를 먼저 닫고 아세틸렌 밸브를 닫는다는 설명은 옳은 절차로 제시되어 있다(소화 순서는 교재에 따라 달리 제시되기도 한다).

셰이퍼에서 공작물은 바이트(램)의 왕복 방향에 직각 방향으로 이송되므로, 바이트 이동방향에 평행하게 공작물이 이동한다는 설명이 옳지 않다.

램에 달린 바이트가 직선 왕복하며 절삭하고, 귀환행정 동안 테이블이 가로로 이송되며, 급속귀환기구는 같은 행정 길이를 귀환 시 더 빨리 움직여 비절삭 시간을 줄인다.

• 절삭행정과 귀환행정은 이동 거리(행정 길이)가 같고 속도만 다르다는 설명은 옳다.
• 공작물을 일반적으로 바이스에 고정한다는 설명은 옳다.
• 수평가공·각도가공·홈가공 등을 할 수 있다는 설명은 옳다.

절삭온도가 높아지면 공구가 연화·마모되어 공구수명은 감소하므로, 공구수명이 증가한다는 설명이 옳지 않다.

테일러 공구수명식 $VT^{n}=C$처럼 절삭속도·이송이 커지면 절삭열이 늘어 공구 마모가 빨라지고 수명이 짧아진다.

• 절삭속도가 증가하면 공구수명이 감소한다는 설명은 옳다.
• 이송속도가 증가하면 공구수명이 감소한다는 설명은 옳다.
• 공작물의 미세조직(경한 상·개재물 등)이 공구 마모에 영향을 주므로 공구수명에 영향을 준다는 설명은 옳다.

열간등압성형(HIP)의 가압 매개체는 주로 아르곤 같은 불활성 가스이므로, 물을 사용한다는 설명이 옳지 않다.

물·기름 같은 액체를 매개체로 쓰는 것은 상온에서 하는 냉간등압성형(CIP)이며, HIP는 고온에서 가스 압력을 모든 방향으로 가해 분말을 치밀화한다.

• 초경공구 등의 치밀화에 사용된다는 설명은 옳다.
• 모든 방향에서 균일한 압력을 받아 형상에 관계없이 균일한 결정립 구조와 밀도를 얻을 수 있다는 설명은 옳다.
• 고온에서 가압하므로 일반적으로 CIP보다 낮은 압력 범위에서 이루어진다는 설명은 옳다.

회전차를 지나는 유량을 수차에 공급되는 유량으로 나눈 값은 체적효율이므로, 이를 수력효율이라 한 설명이 옳지 않다.

수력효율은 유효낙차 중 회전차에서 실제로 일로 바뀐 낙차의 비율(수력 손실을 반영한 효율)이다.

• 프란시스수차·프로펠러수차가 반동수차에 속한다는 설명은 옳다.
• 펠톤수차는 큰 낙차의 물을 노즐로 분사해 충동력을 이용하는 충동수차라는 설명은 옳다.
• 이론 출력이 비중량 × 유효낙차 × 유량($L=\gamma HQ$)으로 표현된다는 설명은 옳다.