15년 1회차

알루미늄은 열전도도가 큰 금속이므로, 열전도도가 작다는 설명이 옳지 않다.

알루미늄은 은·구리·금 다음으로 열과 전기를 잘 전달하는 금속이라 방열판·열교환기 소재로 쓰인다. 표면에 치밀한 산화피막이 생겨 부식에 잘 견딘다.

• 비중이 작은 경금속이라는 설명은 옳다(철의 약 1/3 수준).
• 내부식성이 우수하다는 설명은 옳다 — 산화피막($\mathrm{Al_2O_3}$)이 내부를 보호한다.
• 연성이 높아 압연·압출 등 성형성이 우수하다는 설명은 옳다.

두 축이 평행하지도 교차하지도 않는 엇갈림축(skew shaft)에 쓰는 기어는 나사 기어와 웜 기어이다.

나사 기어(crossed helical gear)는 비틀림각이 있는 헬리컬 기어 두 개를 엇갈린 축에 물린 것이고, 웜 기어(worm gear)는 엇갈린 두 축 사이에서 큰 감속비를 얻는 데 쓴다.

• 헬리컬 기어: 일반적으로 두 축이 평행한 경우에 쓰이는 기어이다.
• 베벨 기어: 두 축이 한 점에서 교차하는 경우에 쓰이는 기어이다.

용융금속을 금형에 고압으로 사출·압입하는 영구주형 주조법은 다이캐스팅(die casting)이다.

정밀한 금속 금형을 반복 사용하므로 치수 정밀도와 표면이 좋아 후가공을 크게 줄일 수 있고, 대량생산에 적합하다.

• 사형 주조는 모래 주형을 1회용으로 쓰는 소모성 주형 방식이다.
• 인베스트먼트 주조는 왁스 모형에 내화물을 입혀 녹여 내는 소모성 주형 방식으로, 압입하지 않는다.
• 연속 주조는 용탕을 수랭 주형으로 연속 응고시켜 슬래브·빌릿 같은 반제품을 만드는 공정이다.

밀링처럼 회전체를 다루는 작업에서는 장갑 착용이 금지되므로, 장갑을 끼고 작업한다는 설명이 옳지 않다.

장갑이 회전하는 커터나 칩에 걸리면 손이 그대로 말려 들어가 큰 사고로 이어진다.

• 칩은 손으로 만지지 않고 브러시로 제거하는 것이 옳다.
• 비산하는 칩으로부터 눈을 보호하려 보안경을 착용하는 것이 옳다.
• 이송 장치 핸들을 사용 후 풀어 두어 자동이송 시 핸들이 돌며 부딪히는 일을 막는 것이 옳다.

소성변형이 진행되면 전위가 증식하므로 전위밀도는 소성변형을 받을수록 증가한다는 설명이 옳다.

증가한 전위끼리 서로 얽혀 이동을 방해하므로 강도·경도가 올라가는데, 이것이 가공경화이다.

• 실제 금속에는 전위 등 격자결함이 있어 실제강도가 이론강도보다 훨씬 낮으므로, 높다는 설명은 틀리다.
• 기공(void)은 3차원으로 퍼진 체적 결함이며 점 결함(공공·침입형 원자 등)이 아니다.
• 결함은 전위 이동을 쉽게 하거나 방해해 항복강도에 직접 영향을 주므로, 영향이 없다는 설명은 틀리다.

융해용착법(FDM)은 열가소성 플라스틱 필라멘트를 녹여 쌓는 방식이므로, 열경화성 플라스틱과의 연결이 바르지 않다.

열경화성 수지는 한 번 굳으면 다시 녹지 않으므로 가열·압출·적층을 반복하는 FDM 원리에 쓸 수 없다. FDM에는 ABS·PLA 같은 열가소성 수지가 쓰인다.

• 박판적층법(LOM)은 접착제를 입힌 종이 등 얇은 시트를 잘라 쌓으므로 종이와의 연결은 옳다.
• 선택적레이저소결법(SLS)은 레이저로 열 용융성 분말을 소결하므로 옳은 연결이다.
• 자외선 레이저로 액상 수지를 층마다 굳히는 광조형 방식은 광경화성 액상 폴리머를 쓰므로 옳은 연결이다.

제시된 기능 중 M 코드(보조 기능)로 작동되는 것은 주축 정지뿐이다.

M 코드는 주축 회전·정지, 절삭유 공급, 공구 교환처럼 기계의 ON/OFF를 제어하며 주축 정지는 M05이다. 반면 이동 방식이나 좌표 처리를 지령하는 것은 G 코드(준비 기능)이다.

• 좌표계 설정: G92(또는 G50 등)로 지령하는 준비 기능이다.
• 공구반경 보정: G41(좌측)·G42(우측)·G40(취소)으로 지령하는 준비 기능이다.
• 원호 보간: G02(시계 방향)·G03(반시계 방향)으로 지령하는 준비 기능이다.

옳지 않은 설명은 D점의 인장강도가 진응력-진변형률 선도에서 나타난다는 것이다. 곡선의 최고점(극한강도)은 공칭(공학적) 응력-변형률 선도의 특징이다.

공칭응력은 처음 단면적으로 나누므로 네킹 후 단면이 줄면 값이 떨어져 최고점이 생기지만, 진응력은 실제 단면적으로 나누므로 파단까지 계속 증가해 이런 최고점이 나타나지 않는다.

• A점: 원점에서 B까지의 직선 구간 안에 있어 응력과 변형률이 비례하는 후크의 법칙이 적용된다.
• C점: 항복 이후의 소성 영역이므로 하중을 제거해도 변형이 완전히 회복되지 않아 영구변형이 남는다.
• E점: 최고점 D 이후 구간으로, 국부적 단면 수축인 네킹(necking)이 진행되며 공칭응력이 감소한다.

가스 용접은 전기가 필요 없고 열이 넓게 퍼져 변형이 큰 편이므로, 전기를 필요로 하고 변형이 적다는 설명이 옳지 않다.

산소-아세틸렌 불꽃은 아크보다 열 집중도가 낮아 열영향부가 넓어지고 용접 후 변형이 커진다. 대신 전원이 없는 곳에서도 쓸 수 있다.

• 표면 세척과 산화물 제거를 위해 용제(flux)를 사용한다는 설명은 옳다.
• 기화한 용제가 만든 가스 보호막이 용융부의 산화를 막는다는 설명은 옳다.
• 가스 유량과 불꽃 조절로 열량 조절이 비교적 쉽다는 설명은 옳다.

크리프는 일정한 정하중이 걸린 상태에서 시간이 지나며 변형이 계속되는 현상이므로, 동하중이라고 한 설명이 옳지 않다.

특히 고온에서 일정 응력이 오래 유지될 때 두드러지며, 반복 동하중에 의한 파괴는 피로로 따로 구분한다.

• 경도를 영구적인 압입에 대한 저항성으로 정의한 것은 옳다.
• 인성을 파단까지 단위 체적당 흡수한 에너지 총량(응력-변형률 곡선 아래 면적)으로 정의한 것은 옳다.
• 연성을 파단 없이 소성변형할 수 있는 능력으로 정의한 것은 옳다.

슈퍼피니싱은 미세 숫돌을 낮은 압력으로 진동시키며 표면을 다듬는 기계적 가공이므로, 전해액을 이용한 전기화학적 가공이라는 설명이 옳지 않다.

전해액 속에서 전기화학적으로 표면을 녹여 매끈하게 하는 것은 전해연마에 해당한다.

• 호닝은 혼(hone)을 회전·왕복시켜 실린더 내면 같은 구멍을 다듬는 데 많이 쓰이므로 옳다.
• 래핑은 공작물과 랩 사이에 미세 연마입자가 섞인 랩제를 넣어 다듬으므로 옳다.
• 폴리싱은 천·가죽·펠트로 만든 휠에 연마제를 묻혀 광택을 내므로 옳다.

최대 죔새는 축의 최대 허용치수에서 구멍의 최소 허용치수를 뺀 값으로, 37 μm이다.

$\delta_{\max} = d_{\max} - D_{\min}$
$= 10.025 - 9.988 = 0.037\ \mathrm{mm}$
$= 37\ \mathrm{\mu m}$

• 축이 가장 크고 구멍이 가장 작을 때 겹침이 최대가 되므로, 축의 위 치수 허용차와 구멍의 아래 치수 허용차 차이로 구해도 $0.025-(-0.012)=0.037\ \mathrm{mm}$로 같다.
• 축 최소에서 구멍 최대를 뺀 $10.005-10.012=-0.007\ \mathrm{mm}$는 음수이므로 최대 틈새 7 μm에 해당하며, 죔새가 아니다.

구성인선을 줄이려면 공구 경사각을 크게 해야 하므로, 경사각을 작게 한다는 것은 감소 방법이 아니다.

경사각이 커지면 칩이 공구 면을 쉽게 빠져나가 마찰·압력이 줄어 칩이 날 끝에 용착되기 어렵다. 그 밖에 절삭속도를 높이는 것도 대표적인 방법이다.

• 효과적인 절삭유는 마찰과 절삭열을 줄여 용착을 막으므로 감소 방법이다.
• 절삭깊이를 작게 하면 날 끝의 압력과 열이 줄어 감소 방법이다.
• 공구반경(날 끝 반경)을 작게 하면 접촉 면적이 줄어 감소 방법으로 다뤄진다.

디젤 기관 연료는 착화가 잘 되어야 하므로 세탄가가 높아야 하며, 세탄가가 낮은 편이 좋다는 설명이 옳지 않다.

가솔린 기관은 노킹을 막기 위해 옥탄가가 높은 연료가 좋고, 압축착화하는 디젤 기관은 착화 지연을 줄이기 위해 세탄가가 높은 연료가 좋다.

• 디젤 기관이 공기만 압축 후 연료를 분사해 자연착화시키고, 압축비가 높아 가솔린 기관보다 열효율이 높다는 설명은 옳다.
• 옥탄가는 노킹 저항성, 세탄가는 착화성을 나타낸다는 설명은 옳다.
• EGR이 배기가스 일부를 흡기에 섞어 연소 온도를 낮추고 질소산화물(NOx)을 줄인다는 설명은 옳다.

볼 베어링은 볼과 궤도가 점 접촉하므로, 전동체의 접촉 면적이 크다는 설명이 옳지 않다.

접촉 면적이 작아 마찰이 적고 고속에 유리한 대신, 선 접촉하는 롤러 베어링보다 부하 능력은 작다.

• 단열 깊은 홈 볼 베어링은 내륜·외륜을 분리할 수 없는 비분리형이므로 옳다.
• 마찰저항이 적어 고속 회전축에 적합하다는 설명은 옳다.
• 깊은 홈 덕분에 반경 방향과 축 방향 하중을 함께 지지할 수 있다는 설명은 옳다.

절삭 시간은 15초이다.

공식: $T=\dfrac{L}{fN}$ (L: 가공 길이, f: 회전당 이송, N: 회전수)

대입: $T=\dfrac{100\,\mathrm{mm}}{2\,\mathrm{mm/rev}\times 200\,\mathrm{rev/min}}=0.25\,\mathrm{min}$
환산: $0.25\times 60=15\,\mathrm{s}$

분당 이송 속도 400 mm/min으로 100 mm를 가공하므로 1/4분이 걸린다는 점에 주의한다(분 단위를 초로 환산해야 한다).

두 치형 모두 치형곡선의 기본 조건을 만족하므로, 접촉점에서 공통법선 방향의 속도가 같다는 것이 공통점이다.

공통법선 방향 속도가 다르면 두 이가 떨어지거나 파고들게 되므로, 올바른 치형이라면 어떤 곡선이든 이 조건을 만족해야 한다.

• 구름원의 크기가 같아야 호환된다는 것은 사이클로이드 치형만의 조건이며, 인벌류트는 압력각과 모듈만 같으면 된다.
• 전위기어는 인벌류트 치형에서만 쓸 수 있다.
• 이끝면과 이뿌리면에서 미끄럼률이 각각 일정한 것은 사이클로이드 치형의 특징이며, 인벌류트는 위치에 따라 미끄럼률이 변한다.

겹판 스프링은 조립 전 판마다 곡률을 다르게(짧은 판일수록 곡률을 크게) 만들므로, 곡률이 같은 판을 사용한다는 설명이 옳지 않다.

곡률 차이를 두고 겹쳐 조이면 판 사이에 초기 응력(닙, nip)이 생겨 하중이 걸렸을 때 각 판의 응력이 고르게 분포된다.

• 모판은 양 끝에서 하중을 지지하는 핵심 부재이므로 파단되면 사용할 수 없다는 설명은 옳다.
• 판 사이의 마찰이 진동 시 감쇠력으로 작용한다는 설명은 옳다.
• 철도차량과 자동차의 현가장치로 쓰인다는 설명은 옳다.

전조가공은 칩이 생기지 않는 소성가공이라 재료 손실이 거의 없으므로, 재료 손실이 많다는 설명이 옳지 않다.

전조 다이로 소재를 눌러 형상을 만들기 때문에 절삭처럼 깎아 내는 부분이 없고, 섬유 조직이 끊기지 않아 강도도 좋다.

• 나사와 기어 제작에 이용된다는 설명은 옳다.
• 절삭가공보다 생산 속도가 높아 대량생산에 유리하다는 설명은 옳다.
• 표면에 압축잔류응력이 남아 피로수명이 늘어난다는 설명은 옳다.

콘덴서 용량이 작으면 1회 방전 에너지가 작아 가공 속도는 느리지만 가공면과 정밀도는 좋아지므로, 반대로 설명한 내용이 옳지 않다.

콘덴서 용량이 클수록 방전 한 번에 떼어 내는 양이 커져 가공은 빨라지지만 방전 흔적이 커져 면이 거칠어진다.

• 절연액 속에서 전극과 공작물을 접근시켜 생기는 스파크 방전으로 가공한다는 설명은 옳다.
• 전극 재료로 구리나 흑연을 주로 쓴다는 설명은 옳다.
• 경도나 인성에 관계없이 전기 도체라면 가공할 수 있다는 설명은 옳다.