26년 1회차

테르밋(thermit) 용접은 전기저항 용접이 아니다.

테르밋 용접은 알루미늄 분말과 산화철 분말의 화학 반응열로 용융 금속을 만들어 접합하는 방법이다. 전기저항 용접은 모재에 전류를 흘려 접촉부의 저항열과 가압으로 접합한다.

• 점(spot) 용접: 전극 사이에 모재를 겹쳐 놓고 한 점씩 저항열로 접합하는 겹치기 저항 용접이다.
• 심(seam) 용접: 원판형 롤러 전극을 회전시키며 연속적으로 점용접을 이어 기밀 이음을 만드는 저항 용접이다.
• 프로젝션(projection) 용접: 모재에 만든 돌기에 전류를 집중시켜 여러 점을 동시에 접합하는 저항 용접이다.

슬러시(slush) 주조는 소모성 주형 공정이 아니다.

슬러시 주조는 금속 주형(영구 주형)에 용탕을 붓고 표면이 응고된 뒤 남은 용탕을 쏟아내 속이 빈 제품을 만드는 방법이다. 소모성 주형은 주물을 꺼낼 때 주형을 부수는 방식이다.

• 쉘(shell) 주조: 수지 결합 모래로 만든 얇은 쉘 주형을 사용하고 주조 후 깨뜨리므로 소모성 주형이다.
• 사형(sand) 주조: 모래 주형을 주물 취출 시 해체하므로 대표적인 소모성 주형 공정이다.
• 세라믹 주형(ceramic-mold) 주조: 세라믹 슬러리로 만든 주형을 주조 후 파괴하므로 소모성 주형이다.

경사면이 오목하게 패이는 마모는 크레이터 마모(crater wear)이다.

칩이 공구 경사면을 고온·고압으로 문지르며 흘러나가면서 확산·마찰로 경사면이 움푹 파인다.

• 치핑(chipping): 절삭날 일부가 충격 등으로 작게 떨어져 나가는 결손이다.
• 플랭크 마모(flank wear): 공작물 가공면과 마찰하는 여유면이 닳는 마모이다.
• 구성 인선(built-up edge): 칩 일부가 날끝에 용착·퇴적되는 현상으로 마모 형태가 아니다.

녹는점 이하로 가열해 입자를 고체 상태로 결합시키는 공정은 소결(sintering)이다.

압축 성형한 분말체를 융점 아래에서 가열하면 입자 접촉부에서 확산이 일어나 목(neck)이 성장하며 강도가 생긴다.

• 믹싱(mixing): 서로 다른 성분의 분말을 섞는 준비 단계이다.
• 압축(compaction): 금형 안에서 분말을 가압해 원하는 형상의 성형체를 만드는 단계이다.
• 블렌딩(blending): 같은 성분의 입도가 다른 분말을 균일하게 섞는 단계이다.

구름 베어링의 구성품은 내륜·외륜·리테이너이다(여기에 전동체가 더해진다).

전동체(볼·롤러)가 내륜과 외륜 사이를 굴러 하중을 전달하고, 리테이너(retainer)는 전동체 간격을 일정하게 유지한다.

• 내륜(inner race): 축에 끼워지는 궤도륜이므로 구성품이다.
• 외륜(outer race): 하우징에 끼워지는 궤도륜이므로 구성품이다.
• 리테이너(retainer): 전동체를 일정 간격으로 붙잡는 보지기로 구성품이다.
• 베어링 메탈(bearing metal): 축과 면 접촉하는 미끄럼 베어링의 라이닝 재료로 구름 베어링 구성품이 아니다.

탄소 함유량이 증가하면 연성과 인성은 감소하므로, 증가한다는 설명이 옳지 않다.

탄소량이 늘면 시멘타이트(cementite)가 많아져 강도·경도는 증가하지만 연신율·충격값은 떨어진다.

• 탄소량이 많을수록 담금질 경화로 균열이 생기기 쉬워 용접성이 감소한다는 설명은 옳다.
• 저탄소강은 강도가 낮은 대신 가공성이 좋아 고강도가 필요 없는 부품에 쓰인다는 설명은 옳다.
• 합금 성분과 열처리 방법에 따라 기계적 성질을 폭넓게 조절할 수 있다는 설명은 옳다.

아세틸렌가스는 인화·폭발 위험이 매우 큰 가연성 가스이므로, 위험이 없다는 설명이 옳지 않다.

아세틸렌은 공기와의 폭발 범위가 넓고 압력이 높아지면 자체 분해 폭발도 일어날 수 있어 저압으로 취급하고 화기를 엄격히 관리해야 한다.

• 아크용접은 높은 전압·전류를 쓰므로 감전 위험이 있다는 설명은 옳다.
• 아크 빛의 자외선은 눈의 각막염(전기성 안염)을 일으키므로 차광 보호구가 필요하다는 설명은 옳다.
• 밀폐 공간은 유해 가스·산소 결핍 위험이 있어 작업 전 환기로 공기를 치환해야 한다는 설명은 옳다.

기어는 결합용이 아니라 동력 전달용 기계요소이다.

기어는 이의 맞물림으로 회전과 토크를 다른 축에 전달한다. 결합용 요소는 부재끼리 체결·고정하는 역할을 한다.

• 볼트: 너트와 함께 부재를 체결하는 결합용 요소이다.
• 나사: 나선의 쐐기 작용으로 부재를 죄어 고정하는 결합용 요소이다.
• 리벳: 판재를 영구적으로 이어 붙이는 결합용 요소이다.

원동축 풀리의 지름은 400 mm이다.

미끄럼이 없으면 두 풀리의 벨트 속도가 같으므로 지름과 회전수의 곱이 같다.
$D_1 N_1 = D_2 N_2$

값 대입: $D_1 = \dfrac{D_2 N_2}{N_1} = \dfrac{200 \times 500}{250}$
결과: $D_1 = 400\ \mathrm{mm}$

종동축이 2배 빠르게 돌려면 원동축 풀리가 종동축 풀리보다 2배 커야 한다는 점과도 맞는다.

주축대의 크기는 보통선반의 크기를 나타내는 방법이 아니다.

보통선반의 크기는 가공할 수 있는 공작물의 최대 지름과 길이로 표시한다.

• 베드 위의 스윙: 베드에 닿지 않고 물릴 수 있는 공작물의 최대 지름으로 크기 표시에 쓰인다.
• 왕복대 위의 스윙: 왕복대에 닿지 않고 가공할 수 있는 최대 지름으로 크기 표시에 쓰인다.
• 양 센터 간의 최대 거리: 물릴 수 있는 공작물의 최대 길이로 크기 표시에 쓰인다.

원통 속에 두 축을 맞대고 키로 고정하는 것은 머프 커플링(muff coupling, 원통 커플링)의 설명이므로 유니버설 조인트로 옳지 않다.

유니버설 조인트(훅 조인트)는 십자축으로 연결해 두 축이 교차하는 각도에서도 동력을 전달하는 축이음이다.

• 자동차 추진축처럼 각도가 있는 축 사이의 동력 전달에 사용된다는 설명은 옳다.
• 회전 중 두 축의 교차각이 변해도 동력 전달이 가능하다는 설명은 옳다.
• 원동축이 등속으로 돌아도 종동축 각속도는 한 회전 동안 주기적으로 변한다는 설명은 옳다(등속이 필요하면 두 개를 조합하거나 등속 조인트를 쓴다).

청화법은 처리 온도가 낮아 얇은 경화층을 얻는 방법이므로, 두꺼운 경화층을 얻는다는 설명이 옳지 않다.

청화법(cyaniding, 액체 침탄질화)은 시안화물 염욕에 강을 담가 탄소와 질소를 동시에 침투시키는 표면경화법이다.

• 비교적 낮은 온도에서 짧은 시간 처리하므로 변형이 적다는 설명은 옳다.
• 시안화물에서 탄소와 질소가 함께 공급되어 침탄과 질화가 동시에 일어난다는 설명은 옳다.
• 청화제로 NaCN, KCN 등 시안화물을 사용한다는 설명은 옳다.

전단각이 커지면 절삭력이 감소한다는 설명이 옳다.

전단각이 클수록 전단면 면적이 작아지고 칩이 얇아져, 전단에 필요한 힘과 소비 에너지가 줄어든다.

• 칩은 절삭 깊이보다 두꺼워지므로 체적 보존에 따라 칩의 속도는 절삭 속도보다 작다.
• 절삭비는 절삭 깊이를 칩 두께로 나눈 값이고 칩이 더 두꺼우므로 1보다 작다.
• 공구 경사각이 감소하면 전단각도 작아진다(경사각과 전단각은 같은 방향으로 변한다).

세라믹은 경도는 높지만 전기 전도성이 낮은 절연체이므로, 전기 전도성이 우수하다는 설명이 옳지 않다.

세라믹은 자유전자가 없는 이온결합·공유결합으로 이루어져 전기·열이 잘 통하지 않는다.

• 결합이 강하고 전위 이동이 어려워 금속보다 취성이 크고 연성이 작다는 설명은 옳다.
• 금속과 비금속 원소가 공유결합·이온결합한 무기화합물이라는 설명은 옳다.
• 내열성, 화학적 안정성, 높은 용융 온도를 갖는다는 설명은 옳다.

병렬로 연결하면 20 mm 늘어난다.

직렬 등가 스프링 상수: $k_s = \dfrac{180}{90} = 2\ \mathrm{N/mm}$
직렬 관계: $\dfrac{1}{k_s} = \dfrac{1}{k_A} + \dfrac{1}{k_B}$ → $\dfrac{1}{k_A} = \dfrac{1}{2} - \dfrac{1}{6} = \dfrac{1}{3}$ → $k_A = 3\ \mathrm{N/mm}$

병렬 등가 스프링 상수: $k_p = k_A + k_B = 3 + 6 = 9\ \mathrm{N/mm}$
늘어난 길이: $\delta = \dfrac{P}{k_p} = \dfrac{180}{9} = 20\ \mathrm{mm}$

병렬은 강성이 더해지므로 직렬보다 처짐이 훨씬 작다.

고속가공에는 높은 주축 회전수가 필요하므로, 낮은 주축 회전수는 요구조건이 아니다.

고속가공(HSM)은 절삭 속도를 크게 높여 절삭력·열 영향을 줄이고 생산성을 높이는 방식이다.

• 높은 이송 속도: 높은 회전수에 맞춰 날당 이송을 유지하려면 이송 속도도 높아야 한다.
• 고속 칩 처리장치: 단위 시간당 칩 발생량이 많아 신속한 칩 배출이 필요하다.
• 고압 냉각유 공급 장치: 절삭 열 제거와 칩 배출을 위해 고압 절삭유 공급이 필요하다.

전양정은 회전수의 제곱에 비례하므로, 세제곱에 비례한다는 설명이 특성에 해당하지 않는다.

원심 펌프의 상사 법칙: $Q \propto N D^3$, $H \propto N^2 D^2$, $L \propto N^3 D^5$

• 유량은 회전수에 비례한다는 설명은 상사 법칙과 맞는다.
• 유량은 회전차 직경의 세제곱에 비례한다는 설명은 상사 법칙과 맞는다.
• 축동력은 회전수의 세제곱에 비례한다는 설명은 상사 법칙과 맞는다.

제시된 특징에 가장 적합한 것은 왕복압축기이다.

왕복압축기는 피스톤의 왕복 운동으로 압축하므로 고압을 얻기 쉽지만, 왕복 관성력 때문에 고속 운전이 어렵고 진동·소음이 크며 같은 유량 대비 치수·중량이 커진다.

• 회전압축기: 로터의 회전으로 압축해 진동이 적고 소형이며 저·중압에 적합하다.
• 축류압축기: 축 방향 흐름으로 대유량·고속 운전에 적합하고 단당 압력비가 낮다.
• 원심압축기: 임펠러의 원심력을 이용해 고속 회전·연속 송출이 가능하고 진동이 적다.

페놀 수지는 대표적인 열경화성 수지이므로, 열가소성 수지라는 설명이 옳지 않다.

페놀 수지(베이클라이트)는 가열 경화 후 다시 녹지 않으며, 전기 절연성이 좋아 전기 부품에 쓰인다.

• 열경화성 수지는 가교 결합이 생기며 경화하므로 반응이 비가역적이라는 설명은 옳다.
• 열경화성 수지가 일반적으로 열가소성 수지보다 기계적·열적·화학적 특성이 우수하다는 설명은 옳다.
• 가열·냉각으로 반복 성형 가능한 수지가 열가소성 수지이며 아크릴·폴리에틸렌이 이에 속한다는 설명은 옳다.

설명에 해당하는 생산방식은 FMS(Flexible Manufacturing System, 유연생산시스템)이다.

FMS는 여러 CNC 공작기계·자동 반송장치·컴퓨터 제어를 묶어 다품종 소량 생산에 대응하며, 제품 변경이 빠르고 셀 단위로 확장할 수 있다.

• DNC(Direct Numerical Control): 한 대의 컴퓨터가 여러 NC 공작기계에 가공 데이터를 직접 분배·제어하는 방식이다.
• CNC(Computer Numerical Control): 공작기계 한 대에 컴퓨터를 내장해 수치 제어하는 장치이다.
• CAM(Computer Aided Manufacturing): 컴퓨터로 가공 경로·NC 프로그램을 생성하는 등 제조를 지원하는 기술이다.