20년 1회차

측정값은 13.4mm이다. 어미자에서 정수부를, 아들자 일치 눈금에서 소수부를 읽어 더한다.

아들자의 0 눈금이 어미자의 13mm와 14mm 사이에 있으므로 어미자 읽음값은 13mm이다.
최소 측정 단위가 0.05mm이고 아들자 숫자 하나가 0.1mm에 해당하므로, 일치 눈금 4는 0.4mm이다.

$13 + 0.4 = 13.4\ \mathrm{mm}$

• 13.2: 아들자 일치 눈금을 0.05mm 단위 눈금 수로 잘못 환산한 값이다.
• 26.4: 아들자 0 눈금이 아니라 화살표(일치 눈금) 위치의 어미자 눈금 26mm를 정수부로 잘못 읽은 값이다.
• 26.2: 일치 눈금 위치의 어미자 눈금 26mm를 정수부로 읽고, 소수부까지 0.05mm 단위로 잘못 환산한 값이다.

한쪽 방향으로만 큰 힘을 받는 바이스 이송나사에는 톱니 나사가 가장 적합하다.

톱니 나사는 하중을 받는 면은 사각 나사처럼 거의 수직이고 반대 면은 삼각 나사처럼 경사져 있어, 한 방향 축하중을 효율 좋게 전달하면서도 나사산이 튼튼하다.

• 삼각 나사: 마찰이 커서 주로 체결용으로 쓰이며 운동 전달용 이송나사로는 부적합하다.
• 사각 나사: 양방향 하중 전달에 쓰이는 운동용 나사로, 한 방향 하중에 특화된 형상은 아니다.
• 관용 나사: 배관의 결합·기밀 유지를 위한 나사로 하중 전달용이 아니다.

힘을 제거해도 변형이 남는 성질은 소성(Plasticity)이다.

하중을 제거하면 원래 형태로 돌아가는 성질이 탄성이고, 탄성 한도를 넘어 영구 변형이 남는 성질이 소성이다. 압연·단조 같은 소성가공은 이 성질을 이용한다.

• 탄성(Elasticity): 힘을 제거하면 원래 형태로 복귀하는 성질로 반대 개념이다.
• 항복점(Yield point): 소성 변형이 시작되는 응력 값을 가리키는 용어이지 성질 자체가 아니다.
• 상변태(Phase transformation): 온도 등에 따라 결정 구조나 상이 바뀌는 현상으로 무관하다.

연삭 버닝의 발생 조건이 아닌 것은 숫돌입자의 자생 작용이 일어날 때이다.

자생 작용은 무뎌진 입자가 탈락하고 새 날카로운 입자가 나오는 현상으로, 절삭 성능이 유지되어 마찰열이 오히려 줄어든다. 버닝은 마찰열이 과도하게 쌓일 때 생긴다.

• 매우 연한 공작물을 연삭할 때: 숫돌에 칩이 메워지는 눈메움이 생겨 마찰열이 커지므로 버닝 조건이다.
• 공작물과 숫돌 간 과도한 압력: 접촉 마찰열이 증가해 버닝을 일으킨다.
• 연삭액 미사용 또는 부적합 사용: 냉각이 부족해 발열이 누적되므로 버닝 조건이다.

공구 온도가 최대가 되는 영역에서 생기는 마모는 크레이터 마모(Crater wear)이다.

칩이 공구 경사면을 고압·고속으로 미끄러지며 지나가므로 절삭날에서 약간 떨어진 경사면에서 온도가 가장 높고, 이곳이 확산·마멸로 오목하게 패인다.

• 플랭크 마모(Flank wear): 여유면과 가공면의 마찰로 생기는 마모로, 최고 온도 영역의 마모가 아니다.
• 노즈반경 마모(Nose radius wear): 공구 끝 둥근 부분이 닳는 마모로 가공면 거칠기에 영향을 준다.
• 노치 마모(Notch wear): 절삭 깊이 경계부에서 가공경화층·산화 등으로 생기는 국부 마모다.

주철 쇳물을 금형에 부어 표면만 급랭시킨 것은 칠드주철이다.

금형(칠 메탈)에 닿은 표면은 급랭되어 단단한 백선(시멘타이트) 조직이 되고 내부는 서랭되어 회주철로 남아, 표면은 내마모성이 크고 내부는 인성을 유지한다. 압연 롤·차륜 등에 쓰인다.

• 회주철: 흑연이 편상으로 정출된 일반 주철로 표면 급랭 처리와 무관하다.
• 가단주철: 백주철을 장시간 열처리해 인성을 부여한 주철이다.
• 구상흑연주철: Mg·Ce 등을 첨가해 흑연을 구상화한 주철이다.

양쪽 끝에 플랜지가 있는 대형 곡관 주조에는 골격 모형을 쓴다.

골격 모형은 주요 윤곽만 뼈대로 만들고 나머지는 점토 등으로 채워 주형을 만드는 방식으로, 대형이면서 제작 수량이 적은 곡관·대형 주물에서 모형 재료와 비용을 줄일 수 있다.

• 회전 모형: 단면 형상의 판을 축 둘레로 회전시켜 주형을 만드는 것으로 풀리·종처럼 회전체 주물에 쓴다.
• 분할 모형: 모형을 둘 이상으로 나누어 주형에서 빼내기 쉽게 한 것으로 일반 주물에 쓴다.
• 단체 모형: 하나로 된 모형으로 형상이 간단한 소형 주물에 쓴다.

공구를 고정하고 공작물의 직선 왕복운동으로 대형 공작물을 깎는 가공은 평삭(Planing)이다.

플레이너는 큰 테이블에 공작물을 고정해 왕복시키고 공구는 고정된 채 이송만 하므로, 대형 공작물의 평면·긴 홈 가공에 적합하다.

• 브로칭(Broaching): 여러 날이 순차로 배열된 브로치 공구를 움직여 구멍·키홈 등을 한 번에 가공한다.
• 형삭(Shaping): 공작물은 고정하고 공구(램)가 왕복운동하는 방식으로 소형 공작물에 쓴다.
• 보링(Boring): 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 정밀하게 다듬는 회전 가공이다.

베르누이 방정식은 벤투리미터를 이용한 유량 측정에 사용되는 식이다.

벤투리미터는 단면이 좁아진 목에서 유속이 증가하고 압력이 감소하는 차이를 측정해 유량을 구하며, 이 관계가 베르누이 방정식과 연속 방정식에서 나온다.

• 구성 항: 압력수두·속도수두·위치수두로 이루어지며 온도수두라는 항은 없다.
• 적용 조건: 비압축성·비점성·정상 유동의 같은 유선을 가정하므로 온도 변화가 큰 압축성 유체에는 그대로 적용할 수 없다.
• 차원: 수두 형태로 쓴 각 항은 길이의 차원을 가지므로 무차원 수가 아니다.

오목면 금형으로 재료를 부피가 큰 영역에 모으는 예비성형 단계는 에징(Edging)이다.

형단조의 예비성형에서 에징은 재료를 필요한 부위로 모으고, 풀러링은 반대로 재료를 특정 부위에서 밀어내 분산시킨다. 두 공정은 금형 형상(오목면/볼록면)과 재료 이동 방향이 반대다.

• 트리밍(Trimming): 단조 후 플래시(거스러미)를 잘라내는 마무리 공정이다.
• 풀러링(Fullering): 볼록한 금형으로 재료를 특정 부위에서 바깥쪽으로 분산시키는 공정이다.
• 블로킹(Blocking): 최종 형상에 가까운 형태로 성형하는 중간 단조 단계다.

뢸로의 기계 구비 조건에 해당하지 않는 것은 구성된 조립체는 저항력이 없을 것이다.

뢸로는 기계의 조건으로 물체의 조합, 한정된 상대 운동, 외력에 견디는 저항력, 에너지를 받아 유효한 일을 하는 것을 들었다. 각 구성체는 하중에 견딜 저항력이 있어야 한다.

• 물체의 조합으로 구성: 둘 이상의 저항체가 결합되어야 한다는 조건에 해당한다.
• 각 부분의 운동이 한정: 상대 운동이 일정하게 구속되어야 한다는 조건에 해당한다.
• 에너지를 공급받아 유효한 일을 함: 기계의 목적에 해당하는 조건이다.

미터보통나사의 수나사 호칭 지름은 바깥지름을 기준으로 한다는 설명이 옳다.

예를 들어 M10은 수나사의 바깥지름(산 지름)이 10 mm라는 뜻이다. 암나사는 이에 맞물리는 수나사의 바깥지름으로 호칭한다.

• 원기둥 바깥 표면에 나사산이 있는 것: 수나사이며, 구멍 안쪽에 나사산이 있는 것이 암나사다.
• 죄는 방향: 오른나사는 시계방향으로 돌리면 죄어지고 왼나사는 반시계방향으로 죄어진다.
• 빨리 풀거나 죄기 편리한 나사: 리드가 큰 다줄나사의 특징이며, 한줄나사는 잘 풀리지 않아 죔나사로 적합하다.

옳지 않은 것은 드릴 작업 시 장갑을 끼고 작업한다는 설명이다.

드릴처럼 회전하는 공구·공작물을 다룰 때 장갑을 끼면 장갑이 날이나 칩에 걸려 손이 함께 말려 들어가는 협착 사고가 날 수 있으므로 장갑 착용을 금지한다.

• 리밍(Reaming): 드릴 구멍을 약간 넓혀 치수 정밀도와 표면 거칠기를 개선하는 옳은 설명이다.
• 카운터 싱킹(Counter sinking): 접시머리 나사가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔 모양으로 가공하는 옳은 설명이다.
• 탭핑(Tapping): 탭으로 구멍 내면에 암나사를 깎는 옳은 설명이다.

압축비는 4이다.

행정체적: $V_s=\dfrac{\pi}{4}d^2L=\dfrac{3}{4}\times 10^2\times 10=750\,\mathrm{cm^3}$

압축비: $\varepsilon=\dfrac{V_c+V_s}{V_c}=\dfrac{250+750}{250}=4$

압축비는 전체 실린더 체적(연소실+행정체적)을 연소실 체적으로 나눈 값이며, 행정체적만 연소실 체적으로 나누면 3이 되는 함정에 주의한다.

옳은 설명은 상태 4→상태 1이 가역단열압축과정이라는 것이다.

카르노 사이클은 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 네 가역과정으로 이루어진다. P-v 선도에서 열 $q_1$이 들어오는 완만한 곡선이 등온팽창, 열 $q_2$가 나가는 곡선이 등온압축이고, 경사가 급한 두 곡선이 단열과정이다.

• 상태 1→상태 2를 가역단열팽창으로 본 설명: 열 $q_1$을 받는 과정이므로 등온팽창이다.
• 상태 2→상태 3을 등온팽창으로 본 설명: 열 출입 없이 압력이 급히 떨어지는 단열팽창이다.
• 상태 3→상태 4를 등온팽창으로 본 설명: 부피가 줄며 열 $q_2$를 방출하는 등온압축이다.

솔리드 모델링의 특징이 아닌 것은 간단한 자료구조로 데이터양이 적다는 설명이다.

솔리드 모델은 내부까지 꽉 찬 입체 정보를 가지므로 와이어프레임·서피스 모델보다 자료구조가 복잡하고 데이터양이 많다. 자료구조가 간단하고 데이터가 적은 것은 와이어프레임 모델의 특징이다.

• 숨은선 제거와 복잡한 형상 표현: 입체 정보가 있어 가능한 솔리드 모델의 특징이다.
• 표면적·부피·관성모멘트 계산: 질량 특성 해석이 가능한 솔리드 모델의 특징이다.
• 실물에 근접한 3차원 형상: 실제 물체처럼 표현되는 솔리드 모델의 특징이다.

설명에 해당하는 원소는 망간(Mn)이다.

망간은 황과 결합해 MnS를 만들어 FeS 생성을 막으므로 적열취성을 방지하고, 고온에서 결정립 성장을 억제해 고온 가공성과 인성을 높인다.

• 인(P): 결정립을 거칠게 하고 상온취성(저온취성)의 원인이 된다.
• 황(S): FeS를 형성해 적열취성을 일으키는 원소이며, 절삭성 향상에 이용된다.
• 규소(Si): 유동성을 좋게 하고 경도·탄성한계를 높이나 연신율과 충격값을 낮춘다.

실온에서 탄성계수가 가장 작은 재료는 납(Lead)이다.

제시된 금속의 세로탄성계수는 대체로 구리 > 알루미늄 > 마그네슘 > 납 순이며, 납은 원자 간 결합력이 약하고 융점이 낮아 실온에서도 매우 무르고 탄성계수가 가장 작다.

• 구리(Copper): 네 재료 중 탄성계수가 가장 크다.
• 알루미늄(Aluminum): 구리보다는 작지만 마그네슘·납보다 크다.
• 마그네슘(Magnesium): 알루미늄보다 작지만 납보다는 크다.

6208 C1 P2는 정밀도 2급으로 매우 우수한 정밀도를 가진다는 설명이 옳다.

호칭번호를 나누면 6은 형식(단열 깊은 홈 볼베어링), 2는 치수 계열, 08은 안지름 번호, C1은 내부 틈새, P2는 정밀도 등급이다. P2는 KS 정밀도 등급 중 가장 높은 등급이다.

• 안지름: 안지름 번호 04 이상은 번호에 5를 곱하므로 $08\times 5=40\,\mathrm{mm}$이다.
• 베어링 형식: 첫 자리 6은 단열 깊은 홈 볼베어링이며, 앵귤러 콘택트 볼베어링은 7로 표시한다.
• 내부 틈새: C1은 보통 틈새보다 작은 쪽으로 가장 작은 틈새를 뜻한다.

노광 후 자외선이 조사된 영역의 양성 포토레지스트만 녹여 제거하는 공정은 현상(Developing)이다.

양성 포토레지스트는 빛을 받은 부분이 현상액에 잘 녹게 변하므로, 현상하면 노광된 부분이 제거되고 마스크 패턴이 레지스트에 옮겨진다.

• 식각(Etching): 현상 후 남은 레지스트를 보호막으로 삼아 드러난 기판·박막을 깎아내는 공정이다.
• 에싱(Ashing): 플라즈마 등으로 남은 포토레지스트를 태워 제거하는 공정이다.
• 스트립핑(Stripping): 식각 후 남은 포토레지스트 전체를 벗겨내는 공정이다.