9급 국가직 기계일반 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

26년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 기계일반 기출문제모두CBT · moducbt.com

26년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

다이아몬드 원추 또는 강구로 낸 압입자국의 깊이를 측정하여 경도를 구하는 시험은?

1쇼어 시험

2브리넬 시험

3로크웰 시험

4비커스 시험

정답 및 해설

압입자국의 깊이로 경도를 구하는 시험은 로크웰 시험이다.

로크웰 시험은 다이아몬드 원추(C 스케일) 또는 강구(B 스케일)로 기준하중과 시험하중을 차례로 가한 뒤, 영구 압입 깊이 차로 경도값을 읽는다.

쇼어 시험: 해머를 낙하시켜 반발 높이로 경도를 구한다.
브리넬 시험: 강구 압입자국의 지름을 재어 표면적으로 하중을 나눈다.
비커스 시험: 다이아몬드 사각뿔 압입자국의 대각선 길이를 재어 표면적으로 하중을 나눈다.

문제 2

그림과 같은 금속조직에서 (가)와 같이 입자와 입자 사이를 구분하는 것은?

1단결정체(single crystal)

2다결정체(polycrystal)

3결정립(crystal grain)

4결정립계(grain boundary)

정답 및 해설

그림의 (가)가 가리키는 입자 사이의 경계선은 결정립계(grain boundary)이다.

금속은 응고할 때 여러 핵에서 결정이 자라 서로 방위가 다른 결정립(crystal grain)이 모인 조직이 되며, 이웃한 결정립이 맞닿아 원자 배열 방향이 바뀌는 경계면이 결정립계이다. 결정립계는 전위의 이동을 방해하므로 결정립이 미세할수록(결정립계가 많을수록) 강도가 커진다.

단결정체(single crystal): 재료 전체가 하나의 결정으로 이루어져 결정립계가 없는 것이다.
다결정체(polycrystal): 그림처럼 결정립이 여럿 모인 재료 전체를 가리키는 말로, 경계선 자체가 아니다.
결정립(crystal grain): 경계선으로 둘러싸인 개개의 입자(다각형 영역)이며, 입자 사이를 구분하는 선이 아니다.

문제 3

인장시험에서 시험편의 변형 전 표점거리가 60 mm, 파단된 후의 표점거리가 66 mm일 때 연신율[%]은?

210

315

420

정답 및 해설

연신율은 표점거리 증가량을 원래 표점거리로 나눈 값으로, 10%이다.

공식: $\varepsilon=\dfrac{L_1-L_0}{L_0}\times 100$
대입: $\varepsilon=\dfrac{66-60}{60}\times 100=\dfrac{6}{60}\times 100$
결과: $\varepsilon=10\,\%$

분모는 파단 후 길이가 아니라 변형 전 표점거리임에 유의한다.

문제 4

연삭숫돌의 결합도가 높은 경우, 마멸된 숫돌입자가 탈락하지 않아 입자가 평탄해지는 현상은?

1트루잉(truing)

2눈메움(loading)

3드레싱(dressing)

4글레이징(glazing)

정답 및 해설

결합도가 높아 무뎌진 입자가 떨어지지 않고 표면이 매끈해지는 현상은 글레이징(glazing, 눈무딤)이다.

입자의 자생작용이 일어나지 않아 절삭성이 떨어지고 발열·떨림이 생기므로 드레싱으로 새 날을 노출시켜야 한다.

트루잉(truing): 숫돌의 형상·진원도를 바로잡는 성형 작업이다.
눈메움(loading): 연한 재료의 칩이 숫돌 기공에 끼어 막히는 현상이다.
드레싱(dressing): 무뎌지거나 막힌 표면층을 깎아 날카로운 입자를 드러내는 작업이다.

문제 5

금속재료가 외력을 받아 소성변형이 발생할 때, 변형이 진행될수록 저항력이 증가하는 현상은?

1플래시(flash)

2재결정(recrystallization)

3가공경화(work hardening)

4바우싱거 효과(bauschinger effect)

정답 및 해설

소성변형이 진행될수록 변형 저항(강도·경도)이 커지는 현상은 가공경화(work hardening)이다.

변형 중 전위가 증식·엉킴을 일으켜 서로의 이동을 방해하기 때문에 강도와 경도는 오르고 연성은 줄어든다.

플래시(flash): 단조·주조 시 금형 틈으로 밀려 나온 여분의 재료(지느러미)이다.
재결정: 가공된 조직이 가열에 의해 새로운 변형 없는 결정립으로 바뀌어 가공경화가 해소되는 현상이다.
바우싱거 효과: 한 방향으로 소성변형시킨 뒤 반대 방향으로 하중을 가하면 항복응력이 낮아지는 현상이다.

문제 6

절삭가공에서 구성인선(built-up edge)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1공구의 경사각을 크게 하여 방지할 수 있다.

2주로 취성 재료를 절삭하는 경우에 발생한다.

3공구끝단에 소재가 응착하여 절삭날 역할을 한다.

4발생 → 성장 → 분열 → 탈락의 주기를 반복한다.

정답 및 해설

구성인선은 취성 재료가 아니라 연성 재료를 절삭할 때 주로 발생하므로, 취성 재료에서 발생한다는 설명이 옳지 않다.

연한 재료의 칩 일부가 고온·고압으로 공구 날끝에 응착해 생기며, 취성 재료는 칩이 잘게 부서져(균열형 칩) 응착이 잘 일어나지 않는다.

경사각을 크게 하면 절삭저항과 칩의 압착이 줄어 구성인선을 억제할 수 있다.
날끝에 응착한 소재가 실제 절삭날처럼 작용해 치수 정밀도와 표면거칠기를 나쁘게 한다.
구성인선은 발생 → 성장 → 분열 → 탈락의 주기를 반복한다.

문제 7

피치가 8 mm인 두줄나사를 80 mm 전진시키는 데 필요한 회전수는?

210

320

440

정답 및 해설

두줄나사의 리드는 피치의 2배인 16 mm이므로 80 mm 전진에는 5회전이 필요하다.

공식: $l=n\,p$ , 회전수 $=\dfrac{L}{l}$
대입: $l=2\times 8=16\,\mathrm{mm}$ , $\dfrac{80}{16}$
결과: $5$ 회전

1회전에 나아가는 거리는 피치가 아니라 리드라는 점이 핵심이다.

문제 8

다음 설명에 해당하는 주물 결함은?

○ 주물의 일부분에 불순물이 집중하는 현상
○ 비중 차에 의하여 국부적으로 성분이 치우치는 현상
○ 응고 속도의 차이로 주물의 위치에 따라 성분의 차이가 발생하는 현상

1편석

2기공

3수축공

4표면 불량

정답 및 해설

불순물·성분이 국부적으로 치우치는 주물 결함은 편석(segregation)이다.

응고 속도 차이와 성분 간 비중 차 때문에 먼저 굳는 부분과 나중에 굳는 부분의 조성이 달라진다.

기공: 용탕 속 가스가 빠져나가지 못해 생기는 구멍이다.
수축공: 응고 수축을 보충할 용탕이 부족해 생기는 빈 공간이다.
표면 불량: 주형 상태 등으로 주물 표면이 거칠거나 모래가 붙는 결함으로, 성분 치우침과는 무관하다.

문제 9

내부 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법에 해당하는 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 방사선투과법
ㄴ. 양극산화법
ㄷ. 침투탐상법
ㄹ. 초음파탐상법

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄹ

3ㄴ, ㄷ

4ㄷ, ㄹ

정답 및 해설

내부 결함을 검출하는 비파괴 검사는 방사선투과법과 초음파탐상법이다.

방사선투과법은 X선·γ선의 투과량 차이로, 초음파탐상법은 결함에서 반사되는 초음파로 내부의 기공·균열을 찾는다.

양극산화법: 알루미늄 등 표면에 산화피막을 만드는 표면처리법으로 비파괴 검사가 아니다.
침투탐상법: 표면에 열린 균열에 침투액을 스며들게 해 찾는 방법으로 표면 결함만 검출한다.

문제 10

회전축과 가공면이 수직인 니형(knee-type) 수직 밀링 머신에서의 작업으로 적절하지 않은 것은?

1드릴링(drilling)

2엔드밀링(end milling)

3정면밀링(face milling)

4평밀링(peripheral milling)

정답 및 해설

수직 밀링 머신에 적절하지 않은 작업은 평밀링(peripheral milling)이다.

평밀링은 공구 원주면의 날로 축과 평행한 평면을 깎는 작업으로, 주로 수평 밀링 머신에서 아버에 플레인 커터를 끼워 한다.

드릴링: 주축이 수직이므로 드릴을 물려 구멍을 뚫을 수 있다.
엔드밀링: 엔드밀로 홈·측면·포켓을 가공하는 수직 밀링의 대표 작업이다.
정면밀링: 축에 수직인 넓은 평면을 정면 커터로 깎는 작업이다.

문제 11

소성가공 시 열간가공에 비교한 냉간가공의 특징으로 적절하지 않은 것은?

1가공정밀도가 양호하다.

2가공에 필요한 동력이 크다.

3공작물의 표면거칠기가 양호하다.

4공작물의 표면에 산화물이 많이 발생한다.

정답 및 해설

표면에 산화물이 많이 생기는 것은 열간가공의 특징이므로 냉간가공의 특징으로 적절하지 않다.

냉간가공은 재결정 온도 이하에서 하므로 산화 스케일이 거의 없고, 대신 가공경화로 변형 저항이 크다.

열팽창·수축과 산화가 적어 가공정밀도가 양호하다.
변형 저항이 커서 가공에 필요한 동력이 크다.
스케일이 없어 표면거칠기가 양호하다.

문제 12

지름이

D

[mm]인 드릴날을 이용한 드릴가공에서, 절삭 속도가

V

[m/min]이고 분당 가공 깊이가

S

[mm/min]일 때, 이송[mm/rev]을 구하는 식은?

\frac{\pi DSV}{1000}

\frac{1000V}{\pi DS}

\frac{\pi DS}{1000V}

\frac{1000VD}{\pi S}

정답 및 해설

이송은 분당 가공 깊이를 분당 회전수로 나눈 값이므로 $f=\dfrac{\pi DS}{1000V}$ 이다.

회전수: $V=\dfrac{\pi DN}{1000}$ 에서 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$
이송: $f=\dfrac{S}{N}=S\times\dfrac{\pi D}{1000V}=\dfrac{\pi DS}{1000V}$

절삭 속도의 단위가 m/min, 지름이 mm이므로 1000으로 단위를 맞춘다는 점에 유의한다.

문제 13

베어링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1구름 베어링은 규격화되어 호환성이 있으며 기동마찰이 작다.

2미끄럼 베어링은 감쇠력이 우수하며 공진 속도보다 빠른 속도로 운전할 수 있다.

3저널 베어링의 폭경비는 베어링 폭을 축 지름으로 나눈 값으로 폭경비가 클수록 베어링 압력과 오일 누설은 감소한다.

4스러스트 자동조심(self-aligning thrust) 롤러베어링의 전동체는 원추 롤러(tapered roller)로 고속 회전과 큰 축방향 하중에 적합하다.

정답 및 해설

스러스트 자동조심 롤러베어링의 전동체는 원추 롤러가 아니라 구면 롤러(spherical roller)이므로 옳지 않다.

구면 궤도로 축의 기울기를 흡수하며 큰 축방향 하중을 받지만, 미끄럼이 커서 고속 회전에는 불리하다.

구름 베어링은 규격화되어 호환성이 좋고 기동마찰이 작다.
미끄럼 베어링은 유막의 감쇠 작용이 커서 공진 속도를 넘는 고속 운전이 가능하다.
폭경비가 크면 같은 하중에서 투영면적이 커져 베어링 압력이 줄고, 축방향 누설 경로가 길어져 오일 누설도 줄어든다.

문제 14

웜과 웜휠에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1웜휠의 축직각 피치는 웜의 축방향 피치와 같다.

2웜이 구동 기어일 때 큰 감속비를 얻을 수 있다.

3웜에 축방향 하중이 생기고 미끄럼마찰에 의한 동력손실이 크다.

4웜의 상당 마찰각이 리드각보다 작으면 웜휠로 웜을 회전시킬 수 없다.

정답 및 해설

상당 마찰각이 리드각보다 클 때 웜휠로 웜을 돌릴 수 없으므로(자동 체결), 작으면 돌릴 수 없다는 설명이 옳지 않다.

나사의 자립 조건과 같이, 마찰각이 리드각보다 크면 역구동이 막히고 작으면 웜휠 쪽에서도 웜을 역회전시킬 수 있다.

맞물림을 위해 웜휠의 축직각 피치는 웜의 축방향 피치와 같다.
웜 1회전에 웜휠이 줄 수만큼만 돌아 큰 감속비를 얻는다.
치면이 미끄럼 접촉하므로 웜에 축방향 하중이 생기고 마찰 손실이 크다.

문제 15

축이음에 대한 설명으로 옳은 것은?

1유니버설 조인트는 두 축이 같은 평면 내에서 어느 각도로 교차하는 경우에 사용하며, 구동축과 종동축의 각속도가 항상 일정하다.

2플랜지 커플링은 축의 양 끝에 분할된 반원 형상 커플링을 축을 감싸는 형상으로 맞댄 후 볼트로 결합하는 형태이다.

3기어 커플링은 치의 개수가 같은 바깥기어와 안기어를 맞물리게 하여 동력을 전달하며 외치와 내치 사이의 틈새가 유연성을 부여한다.

4슬리브 커플링(sleeve coupling)은 마주 보는 두 축에 바깥통을 끼우고 바깥통과 축 사이를 키로 고정한 형태로 축 지름이 크고 하중이 큰 경우에 사용한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 기어 커플링에 대한 것으로, 잇수가 같은 외치와 내치의 틈새가 축의 어긋남을 흡수한다.

나머지 설명은 각각 각속도 특성, 커플링 형태, 적용 범위를 잘못 기술했다.

유니버설 조인트: 두 축이 교차할 때 쓰지만 종동축의 각속도는 주기적으로 변동하여 일정하지 않다.
반원형 커플링을 맞대어 볼트로 죄는 형태는 분할 원통 커플링(클램프 커플링)이며, 플랜지 커플링은 축 끝의 플랜지끼리 볼트로 결합한다.
슬리브 커플링: 바깥통을 끼워 키로 고정하는 단순한 구조로 축 지름이 작고 하중이 작은 경우에 쓴다.

문제 16

한 쌍의 기어가 맞물려서 회전할 때, 한쪽 기어의 이끝이 상대 쪽 이뿌리에 부딪히는 현상이 발생하는 경우가 아닌 것은?

1압력각이 작을 때

2이끝 높이가 낮을 때

3피니언의 잇수가 적을 때

4기어(

Z_2

)와 피니언(

Z_1

)의 잇수비(

Z_2/Z_1

)가 클 때

정답 및 해설

이끝 높이가 낮으면 이끝이 상대 이뿌리에 닿기 어려우므로, 이의 간섭이 생기는 경우가 아니다.

간섭은 이끝이 상대 기어의 인벌류트 곡선이 아닌 이뿌리 부분까지 파고들 때 생기며, 이끝 높이가 클수록 심해진다.

압력각이 작으면 기초원이 커져 간섭 한계점이 피치점에 가까워지므로 상대 이끝이 이 한계를 넘어 간섭이 생기기 쉽다.
피니언의 잇수가 적으면 이뿌리 쪽 인벌류트 구간이 짧아 간섭이 생기기 쉽다.
잇수비가 크면 큰 기어의 이끝이 작은 피니언의 이뿌리를 파고들기 쉽다.

문제 17

펌프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1터보형 펌프에는 원심펌프, 기어펌프, 베인펌프 등이 있다.

2용적형 펌프는 부하압력이 변화하더라도 송출량이 거의 일정하다.

3터보형 펌프는 회전하는 임펠러를 이용하여 유체에 에너지를 전달한다.

4용적형 펌프는 펌프실 내부의 체적 변화를 통해 유체를 압력에 대항하여 밀어내는 방식으로 동작한다.

정답 및 해설

기어펌프·베인펌프는 터보형이 아니라 용적형 펌프이므로 옳지 않다.

터보형에는 원심펌프·축류펌프·사류펌프가 있고, 용적형에는 기어·베인·피스톤 펌프 등 체적 변화로 유체를 밀어내는 펌프가 있다.

용적형 펌프는 1회전당 토출 체적이 정해져 있어 부하압력이 변해도 송출량이 거의 일정하다.
터보형 펌프는 회전하는 임펠러로 유체에 운동에너지를 주어 압력으로 바꾼다.
용적형 펌프는 펌프실 체적을 줄여 유체를 압력에 대항해 밀어낸다.

문제 18

디젤기관에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물(NOx)을 감소시키는 방법으로 옳은 것은?

1연료의 분사 압력을 증가시킨다.

2연료의 분사 시기를 지연시킨다.

3배기가스 재순환(EGR)량을 감소시킨다.

4연소 온도를 높이거나, 산소 농도를 증가시킨다.

정답 및 해설

질소산화물(NOx)을 줄이려면 연료 분사 시기를 지연시켜 최고 연소 온도를 낮춘다.

NOx는 고온·산소 과잉 조건에서 많이 생기므로, 연소 온도와 산소 농도를 낮추는 방향이 감소 대책이다.

분사 압력을 높이면 연소가 활발해져 연소 온도가 올라가므로 NOx는 오히려 늘기 쉽다.
배기가스 재순환(EGR)은 불활성 가스로 연소 온도를 낮추는 방법이므로, 재순환량을 줄이면 NOx가 늘어난다.
연소 온도를 높이거나 산소 농도를 늘리면 NOx 생성이 증가한다.

문제 19

보일러(boiler)의 주요 구성요소가 아닌 것은?

1과열기(super heater)

2절탄기(fuel economizer)

3실린더 블록(cylinder block)

4공기 예열기(air preheater)

정답 및 해설

실린더 블록은 내연기관의 몸체로, 보일러의 구성요소가 아니다.

보일러는 본체(드럼·수관)와 함께 배기열·증기를 이용하는 부속 열교환기들로 구성된다.

과열기: 포화증기를 더 가열해 과열증기로 만든다.
절탄기: 배기가스 열로 보일러 급수를 예열한다.
공기 예열기: 배기가스 열로 연소용 공기를 예열한다.

문제 20

유압펌프에서 발생하는 공동현상(cavitation)을 방지하는 방법으로 옳지 않은 것은? (단, 유압펌프의 흡입구는 오일탱크 유면보다 높은 위치에 설치된다)

1흡입 관로의 길이를 늘인다.

2흡입 배관의 안지름을 크게 한다.

3오일탱크의 오일 점도는 일정 수준을 넘지 않도록 한다.

4펌프 흡입구와 오일탱크 유면과의 높이차를 작게 한다.

정답 및 해설

흡입 관로를 길게 하면 흡입 측 손실이 커져 공동현상이 심해지므로 방지 방법으로 옳지 않다.

공동현상은 흡입 측 압력이 증기압 아래로 떨어질 때 생기므로, 흡입 압력 손실을 줄이는 것이 방지의 원리다.

흡입 배관 안지름을 크게 하면 유속과 마찰손실이 줄어 압력 저하가 작아진다.
오일 점도가 지나치게 높으면 흡입 저항이 커지므로 점도를 일정 수준 이하로 관리한다.
흡입구가 유면보다 높으므로 높이차를 줄이면 흡입 양정이 작아져 압력 저하가 줄어든다.

9급 국가직 기계일반 기출문제모두CBT · moducbt.com

26년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

다이아몬드 원추 또는 강구로 낸 압입자국의 깊이를 측정하여 경도를 구하는 시험은?

1쇼어 시험

2브리넬 시험

3로크웰 시험

4비커스 시험

정답 및 해설

압입자국의 깊이로 경도를 구하는 시험은 로크웰 시험이다.

로크웰 시험은 다이아몬드 원추(C 스케일) 또는 강구(B 스케일)로 기준하중과 시험하중을 차례로 가한 뒤, 영구 압입 깊이 차로 경도값을 읽는다.

쇼어 시험: 해머를 낙하시켜 반발 높이로 경도를 구한다.
브리넬 시험: 강구 압입자국의 지름을 재어 표면적으로 하중을 나눈다.
비커스 시험: 다이아몬드 사각뿔 압입자국의 대각선 길이를 재어 표면적으로 하중을 나눈다.

문제 2

그림과 같은 금속조직에서 (가)와 같이 입자와 입자 사이를 구분하는 것은?

1단결정체(single crystal)

2다결정체(polycrystal)

3결정립(crystal grain)

4결정립계(grain boundary)

정답 및 해설

그림의 (가)가 가리키는 입자 사이의 경계선은 결정립계(grain boundary)이다.

단결정체(single crystal): 재료 전체가 하나의 결정으로 이루어져 결정립계가 없는 것이다.
다결정체(polycrystal): 그림처럼 결정립이 여럿 모인 재료 전체를 가리키는 말로, 경계선 자체가 아니다.
결정립(crystal grain): 경계선으로 둘러싸인 개개의 입자(다각형 영역)이며, 입자 사이를 구분하는 선이 아니다.

문제 3

인장시험에서 시험편의 변형 전 표점거리가 60 mm, 파단된 후의 표점거리가 66 mm일 때 연신율[%]은?

210

315

420

정답 및 해설

연신율은 표점거리 증가량을 원래 표점거리로 나눈 값으로, 10%이다.

공식: $\varepsilon=\dfrac{L_1-L_0}{L_0}\times 100$
대입: $\varepsilon=\dfrac{66-60}{60}\times 100=\dfrac{6}{60}\times 100$
결과: $\varepsilon=10\,\%$

분모는 파단 후 길이가 아니라 변형 전 표점거리임에 유의한다.

문제 4

연삭숫돌의 결합도가 높은 경우, 마멸된 숫돌입자가 탈락하지 않아 입자가 평탄해지는 현상은?

1트루잉(truing)

2눈메움(loading)

3드레싱(dressing)

4글레이징(glazing)

정답 및 해설

결합도가 높아 무뎌진 입자가 떨어지지 않고 표면이 매끈해지는 현상은 글레이징(glazing, 눈무딤)이다.

입자의 자생작용이 일어나지 않아 절삭성이 떨어지고 발열·떨림이 생기므로 드레싱으로 새 날을 노출시켜야 한다.

트루잉(truing): 숫돌의 형상·진원도를 바로잡는 성형 작업이다.
눈메움(loading): 연한 재료의 칩이 숫돌 기공에 끼어 막히는 현상이다.
드레싱(dressing): 무뎌지거나 막힌 표면층을 깎아 날카로운 입자를 드러내는 작업이다.

문제 5

금속재료가 외력을 받아 소성변형이 발생할 때, 변형이 진행될수록 저항력이 증가하는 현상은?

1플래시(flash)

2재결정(recrystallization)

3가공경화(work hardening)

4바우싱거 효과(bauschinger effect)

정답 및 해설

소성변형이 진행될수록 변형 저항(강도·경도)이 커지는 현상은 가공경화(work hardening)이다.

변형 중 전위가 증식·엉킴을 일으켜 서로의 이동을 방해하기 때문에 강도와 경도는 오르고 연성은 줄어든다.

플래시(flash): 단조·주조 시 금형 틈으로 밀려 나온 여분의 재료(지느러미)이다.
재결정: 가공된 조직이 가열에 의해 새로운 변형 없는 결정립으로 바뀌어 가공경화가 해소되는 현상이다.
바우싱거 효과: 한 방향으로 소성변형시킨 뒤 반대 방향으로 하중을 가하면 항복응력이 낮아지는 현상이다.

문제 6

절삭가공에서 구성인선(built-up edge)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1공구의 경사각을 크게 하여 방지할 수 있다.

2주로 취성 재료를 절삭하는 경우에 발생한다.

3공구끝단에 소재가 응착하여 절삭날 역할을 한다.

4발생 → 성장 → 분열 → 탈락의 주기를 반복한다.

정답 및 해설

구성인선은 취성 재료가 아니라 연성 재료를 절삭할 때 주로 발생하므로, 취성 재료에서 발생한다는 설명이 옳지 않다.

연한 재료의 칩 일부가 고온·고압으로 공구 날끝에 응착해 생기며, 취성 재료는 칩이 잘게 부서져(균열형 칩) 응착이 잘 일어나지 않는다.

경사각을 크게 하면 절삭저항과 칩의 압착이 줄어 구성인선을 억제할 수 있다.
날끝에 응착한 소재가 실제 절삭날처럼 작용해 치수 정밀도와 표면거칠기를 나쁘게 한다.
구성인선은 발생 → 성장 → 분열 → 탈락의 주기를 반복한다.

문제 7

피치가 8 mm인 두줄나사를 80 mm 전진시키는 데 필요한 회전수는?

210

320

440

정답 및 해설

두줄나사의 리드는 피치의 2배인 16 mm이므로 80 mm 전진에는 5회전이 필요하다.

공식: $l=n\,p$ , 회전수 $=\dfrac{L}{l}$
대입: $l=2\times 8=16\,\mathrm{mm}$ , $\dfrac{80}{16}$
결과: $5$ 회전

1회전에 나아가는 거리는 피치가 아니라 리드라는 점이 핵심이다.

문제 8

다음 설명에 해당하는 주물 결함은?

1편석

2기공

3수축공

4표면 불량

정답 및 해설

불순물·성분이 국부적으로 치우치는 주물 결함은 편석(segregation)이다.

응고 속도 차이와 성분 간 비중 차 때문에 먼저 굳는 부분과 나중에 굳는 부분의 조성이 달라진다.

기공: 용탕 속 가스가 빠져나가지 못해 생기는 구멍이다.
수축공: 응고 수축을 보충할 용탕이 부족해 생기는 빈 공간이다.
표면 불량: 주형 상태 등으로 주물 표면이 거칠거나 모래가 붙는 결함으로, 성분 치우침과는 무관하다.

문제 9

내부 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법에 해당하는 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 방사선투과법
ㄴ. 양극산화법
ㄷ. 침투탐상법
ㄹ. 초음파탐상법

1ㄱ, ㄴ

2ㄱ, ㄹ

3ㄴ, ㄷ

4ㄷ, ㄹ

정답 및 해설

내부 결함을 검출하는 비파괴 검사는 방사선투과법과 초음파탐상법이다.

방사선투과법은 X선·γ선의 투과량 차이로, 초음파탐상법은 결함에서 반사되는 초음파로 내부의 기공·균열을 찾는다.

양극산화법: 알루미늄 등 표면에 산화피막을 만드는 표면처리법으로 비파괴 검사가 아니다.
침투탐상법: 표면에 열린 균열에 침투액을 스며들게 해 찾는 방법으로 표면 결함만 검출한다.

문제 10

회전축과 가공면이 수직인 니형(knee-type) 수직 밀링 머신에서의 작업으로 적절하지 않은 것은?

1드릴링(drilling)

2엔드밀링(end milling)

3정면밀링(face milling)

4평밀링(peripheral milling)

정답 및 해설

수직 밀링 머신에 적절하지 않은 작업은 평밀링(peripheral milling)이다.

평밀링은 공구 원주면의 날로 축과 평행한 평면을 깎는 작업으로, 주로 수평 밀링 머신에서 아버에 플레인 커터를 끼워 한다.

드릴링: 주축이 수직이므로 드릴을 물려 구멍을 뚫을 수 있다.
엔드밀링: 엔드밀로 홈·측면·포켓을 가공하는 수직 밀링의 대표 작업이다.
정면밀링: 축에 수직인 넓은 평면을 정면 커터로 깎는 작업이다.

문제 11

소성가공 시 열간가공에 비교한 냉간가공의 특징으로 적절하지 않은 것은?

1가공정밀도가 양호하다.

2가공에 필요한 동력이 크다.

3공작물의 표면거칠기가 양호하다.

4공작물의 표면에 산화물이 많이 발생한다.

정답 및 해설

표면에 산화물이 많이 생기는 것은 열간가공의 특징이므로 냉간가공의 특징으로 적절하지 않다.

냉간가공은 재결정 온도 이하에서 하므로 산화 스케일이 거의 없고, 대신 가공경화로 변형 저항이 크다.

열팽창·수축과 산화가 적어 가공정밀도가 양호하다.
변형 저항이 커서 가공에 필요한 동력이 크다.
스케일이 없어 표면거칠기가 양호하다.

문제 12

지름이

D

[mm]인 드릴날을 이용한 드릴가공에서, 절삭 속도가

V

[m/min]이고 분당 가공 깊이가

S

[mm/min]일 때, 이송[mm/rev]을 구하는 식은?

\frac{\pi DSV}{1000}

\frac{1000V}{\pi DS}

\frac{\pi DS}{1000V}

\frac{1000VD}{\pi S}

정답 및 해설

이송은 분당 가공 깊이를 분당 회전수로 나눈 값이므로 $f=\dfrac{\pi DS}{1000V}$ 이다.

회전수: $V=\dfrac{\pi DN}{1000}$ 에서 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$
이송: $f=\dfrac{S}{N}=S\times\dfrac{\pi D}{1000V}=\dfrac{\pi DS}{1000V}$

절삭 속도의 단위가 m/min, 지름이 mm이므로 1000으로 단위를 맞춘다는 점에 유의한다.

문제 13

베어링에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1구름 베어링은 규격화되어 호환성이 있으며 기동마찰이 작다.

2미끄럼 베어링은 감쇠력이 우수하며 공진 속도보다 빠른 속도로 운전할 수 있다.

3저널 베어링의 폭경비는 베어링 폭을 축 지름으로 나눈 값으로 폭경비가 클수록 베어링 압력과 오일 누설은 감소한다.

4스러스트 자동조심(self-aligning thrust) 롤러베어링의 전동체는 원추 롤러(tapered roller)로 고속 회전과 큰 축방향 하중에 적합하다.

정답 및 해설

스러스트 자동조심 롤러베어링의 전동체는 원추 롤러가 아니라 구면 롤러(spherical roller)이므로 옳지 않다.

구면 궤도로 축의 기울기를 흡수하며 큰 축방향 하중을 받지만, 미끄럼이 커서 고속 회전에는 불리하다.

구름 베어링은 규격화되어 호환성이 좋고 기동마찰이 작다.
미끄럼 베어링은 유막의 감쇠 작용이 커서 공진 속도를 넘는 고속 운전이 가능하다.
폭경비가 크면 같은 하중에서 투영면적이 커져 베어링 압력이 줄고, 축방향 누설 경로가 길어져 오일 누설도 줄어든다.

문제 14

웜과 웜휠에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1웜휠의 축직각 피치는 웜의 축방향 피치와 같다.

2웜이 구동 기어일 때 큰 감속비를 얻을 수 있다.

3웜에 축방향 하중이 생기고 미끄럼마찰에 의한 동력손실이 크다.

4웜의 상당 마찰각이 리드각보다 작으면 웜휠로 웜을 회전시킬 수 없다.

정답 및 해설

상당 마찰각이 리드각보다 클 때 웜휠로 웜을 돌릴 수 없으므로(자동 체결), 작으면 돌릴 수 없다는 설명이 옳지 않다.

나사의 자립 조건과 같이, 마찰각이 리드각보다 크면 역구동이 막히고 작으면 웜휠 쪽에서도 웜을 역회전시킬 수 있다.

맞물림을 위해 웜휠의 축직각 피치는 웜의 축방향 피치와 같다.
웜 1회전에 웜휠이 줄 수만큼만 돌아 큰 감속비를 얻는다.
치면이 미끄럼 접촉하므로 웜에 축방향 하중이 생기고 마찰 손실이 크다.

문제 15

축이음에 대한 설명으로 옳은 것은?

1유니버설 조인트는 두 축이 같은 평면 내에서 어느 각도로 교차하는 경우에 사용하며, 구동축과 종동축의 각속도가 항상 일정하다.

2플랜지 커플링은 축의 양 끝에 분할된 반원 형상 커플링을 축을 감싸는 형상으로 맞댄 후 볼트로 결합하는 형태이다.

3기어 커플링은 치의 개수가 같은 바깥기어와 안기어를 맞물리게 하여 동력을 전달하며 외치와 내치 사이의 틈새가 유연성을 부여한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 기어 커플링에 대한 것으로, 잇수가 같은 외치와 내치의 틈새가 축의 어긋남을 흡수한다.

나머지 설명은 각각 각속도 특성, 커플링 형태, 적용 범위를 잘못 기술했다.

유니버설 조인트: 두 축이 교차할 때 쓰지만 종동축의 각속도는 주기적으로 변동하여 일정하지 않다.
반원형 커플링을 맞대어 볼트로 죄는 형태는 분할 원통 커플링(클램프 커플링)이며, 플랜지 커플링은 축 끝의 플랜지끼리 볼트로 결합한다.
슬리브 커플링: 바깥통을 끼워 키로 고정하는 단순한 구조로 축 지름이 작고 하중이 작은 경우에 쓴다.

문제 16

한 쌍의 기어가 맞물려서 회전할 때, 한쪽 기어의 이끝이 상대 쪽 이뿌리에 부딪히는 현상이 발생하는 경우가 아닌 것은?

1압력각이 작을 때

2이끝 높이가 낮을 때

3피니언의 잇수가 적을 때

4기어(

Z_2

)와 피니언(

Z_1

)의 잇수비(

Z_2/Z_1

)가 클 때

정답 및 해설

이끝 높이가 낮으면 이끝이 상대 이뿌리에 닿기 어려우므로, 이의 간섭이 생기는 경우가 아니다.

간섭은 이끝이 상대 기어의 인벌류트 곡선이 아닌 이뿌리 부분까지 파고들 때 생기며, 이끝 높이가 클수록 심해진다.

압력각이 작으면 기초원이 커져 간섭 한계점이 피치점에 가까워지므로 상대 이끝이 이 한계를 넘어 간섭이 생기기 쉽다.
피니언의 잇수가 적으면 이뿌리 쪽 인벌류트 구간이 짧아 간섭이 생기기 쉽다.
잇수비가 크면 큰 기어의 이끝이 작은 피니언의 이뿌리를 파고들기 쉽다.

문제 17

펌프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1터보형 펌프에는 원심펌프, 기어펌프, 베인펌프 등이 있다.

2용적형 펌프는 부하압력이 변화하더라도 송출량이 거의 일정하다.

3터보형 펌프는 회전하는 임펠러를 이용하여 유체에 에너지를 전달한다.

4용적형 펌프는 펌프실 내부의 체적 변화를 통해 유체를 압력에 대항하여 밀어내는 방식으로 동작한다.

정답 및 해설

기어펌프·베인펌프는 터보형이 아니라 용적형 펌프이므로 옳지 않다.

터보형에는 원심펌프·축류펌프·사류펌프가 있고, 용적형에는 기어·베인·피스톤 펌프 등 체적 변화로 유체를 밀어내는 펌프가 있다.

용적형 펌프는 1회전당 토출 체적이 정해져 있어 부하압력이 변해도 송출량이 거의 일정하다.
터보형 펌프는 회전하는 임펠러로 유체에 운동에너지를 주어 압력으로 바꾼다.
용적형 펌프는 펌프실 체적을 줄여 유체를 압력에 대항해 밀어낸다.

문제 18

디젤기관에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물(NOx)을 감소시키는 방법으로 옳은 것은?

1연료의 분사 압력을 증가시킨다.

2연료의 분사 시기를 지연시킨다.

3배기가스 재순환(EGR)량을 감소시킨다.

4연소 온도를 높이거나, 산소 농도를 증가시킨다.

정답 및 해설

질소산화물(NOx)을 줄이려면 연료 분사 시기를 지연시켜 최고 연소 온도를 낮춘다.

NOx는 고온·산소 과잉 조건에서 많이 생기므로, 연소 온도와 산소 농도를 낮추는 방향이 감소 대책이다.

분사 압력을 높이면 연소가 활발해져 연소 온도가 올라가므로 NOx는 오히려 늘기 쉽다.
배기가스 재순환(EGR)은 불활성 가스로 연소 온도를 낮추는 방법이므로, 재순환량을 줄이면 NOx가 늘어난다.
연소 온도를 높이거나 산소 농도를 늘리면 NOx 생성이 증가한다.

문제 19

보일러(boiler)의 주요 구성요소가 아닌 것은?

1과열기(super heater)

2절탄기(fuel economizer)

3실린더 블록(cylinder block)

4공기 예열기(air preheater)

정답 및 해설

실린더 블록은 내연기관의 몸체로, 보일러의 구성요소가 아니다.

보일러는 본체(드럼·수관)와 함께 배기열·증기를 이용하는 부속 열교환기들로 구성된다.

과열기: 포화증기를 더 가열해 과열증기로 만든다.
절탄기: 배기가스 열로 보일러 급수를 예열한다.
공기 예열기: 배기가스 열로 연소용 공기를 예열한다.

문제 20

유압펌프에서 발생하는 공동현상(cavitation)을 방지하는 방법으로 옳지 않은 것은? (단, 유압펌프의 흡입구는 오일탱크 유면보다 높은 위치에 설치된다)

1흡입 관로의 길이를 늘인다.

2흡입 배관의 안지름을 크게 한다.

3오일탱크의 오일 점도는 일정 수준을 넘지 않도록 한다.

4펌프 흡입구와 오일탱크 유면과의 높이차를 작게 한다.

정답 및 해설

흡입 관로를 길게 하면 흡입 측 손실이 커져 공동현상이 심해지므로 방지 방법으로 옳지 않다.

공동현상은 흡입 측 압력이 증기압 아래로 떨어질 때 생기므로, 흡입 압력 손실을 줄이는 것이 방지의 원리다.

흡입 배관 안지름을 크게 하면 유속과 마찰손실이 줄어 압력 저하가 작아진다.
오일 점도가 지나치게 높으면 흡입 저항이 커지므로 점도를 일정 수준 이하로 관리한다.
흡입구가 유면보다 높으므로 높이차를 줄이면 흡입 양정이 작아져 압력 저하가 줄어든다.