25년 1회차

두 축이 서로 만나는(교차축) 기어는 베벨 기어이므로 평행축 기어가 아니다.

베벨 기어는 원뿔면에 이를 낸 기어로, 서로 교차하는 두 축 사이에 동력을 전달한다.

• 스퍼 기어: 이가 축과 나란한 직선 치형으로, 평행한 두 축 사이에 쓰는 평행축 기어이다.
• 헬리컬 기어: 이가 비스듬한 나선형이지만 두 축은 평행하므로 평행축 기어이다.
• 랙과 피니언: 피니언의 회전을 랙의 직선 운동으로 바꾸며, 랙은 반지름이 무한대인 스퍼 기어로 보아 평행축 기어로 분류한다.

스핀들은 마이크로미터의 구성 요소로, 버니어 캘리퍼스에는 없다.

버니어 캘리퍼스는 어미자(본척)와 아들자(부척)의 눈금 차를 이용해 외측·내측·깊이를 재는 측정기이고, 스핀들은 나사의 회전으로 측정면을 이동시키는 마이크로미터의 부품이다.

• 어미자: 기본 눈금이 새겨진 본척으로, 버니어 캘리퍼스의 몸체이다.
• 내측 조: 구멍 안지름 등 안쪽 치수를 잴 때 쓰는 측정 날이다.
• 깊이 바: 아들자와 함께 움직이며 구멍·홈의 깊이를 재는 막대이다.

드릴로 뚫은 구멍의 치수 정밀도와 표면 거칠기를 높이는 다듬질은 리밍(reaming)이다.

리머로 구멍 내면을 얇게 깎아 내어 정확한 치수와 매끈한 면으로 다듬질한다.

• 태핑: 탭으로 구멍 안쪽에 암나사를 내는 작업이다.
• 카운터 싱킹: 접시머리 나사의 머리가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔 모양으로 넓히는 작업이다.
• 스폿 페이싱: 볼트·너트가 닿는 구멍 주위 면을 평평하게 깎아 자리를 만드는 작업이다.

제강법은 선철에서 강을 만드는 제련 공정이므로 표면경화 열처리가 아니다.

표면경화는 강 표면만 단단하게 하고 내부는 인성을 유지하게 하는 처리다.

• 질화법: 암모니아 가스 속에서 가열해 표면에 질소를 침투시켜 경화층을 만든다.
• 침탄법: 저탄소강 표면에 탄소를 침투시킨 뒤 담금질하여 표면을 경화한다.
• 고주파 경화법: 고주파 유도 전류로 표면만 급속 가열한 뒤 급랭하여 경화한다.

침투 탐상 시험은 재료를 파괴하지 않고 표면 결함을 찾는 비파괴 검사이므로 기계적 시험이 아니다.

기계적 시험은 하중을 가해 강도·경도·인성 같은 기계적 성질을 측정하는 시험이다.

• 충격 시험: 충격 하중으로 시험편을 파단시켜 흡수 에너지로 인성을 평가한다.
• 인장 시험: 시험편을 잡아당겨 항복강도·인장강도·연신율 등을 구한다.
• 경도 시험: 압입자로 눌러 생긴 자국 크기나 깊이로 재료의 단단한 정도를 잰다.

담금질한 강을 담금질 온도보다 낮은 온도로 다시 가열·유지 후 냉각해 잔류응력을 없애고 인성을 주는 처리는 뜨임(tempering)이다.

담금질 직후의 강은 단단하지만 취약하므로 뜨임으로 인성을 회복시킨다.

• 호닝(honing): 숫돌을 이용해 구멍 내면을 정밀하게 다듬는 가공법으로 열처리가 아니다.
• 풀림(annealing): 가열 후 노 안에서 서서히 냉각하여 재질을 연화하고 내부 응력을 제거한다.
• 불림(normalizing): 가열 후 공기 중에서 냉각하여 조직을 미세하고 균일하게 만든다.

4행정 가솔린 기관은 흡입 → 압축 → 폭발 → 배기 순으로 작동하므로 (나) → (가) → (다) → (라)이다.

피스톤이 내려가며 혼합기를 빨아들이고(흡입), 올라가며 압축한 뒤 점화로 폭발하여 동력을 얻고(폭발·팽창), 다시 올라가며 연소가스를 내보낸다(배기). 크랭크축 2회전에 1사이클이 끝난다.

• (가) → (나) → (다) → (라): 혼합기를 흡입하기 전에 압축 행정이 올 수 없다.
• (가) → (다) → (나) → (라): 압축으로 시작하고 흡입이 폭발 뒤에 와 순서가 맞지 않는다.
• (나) → (가) → (라) → (다): 연소 전에 배기 행정이 와 가스를 내보내는 것이 되어 틀리다.

주축 회전수는 1,000 rpm이다.

절삭속도 공식: $V=\dfrac{\pi D N}{1000}$ 에서 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$

대입: $N=\dfrac{1000\times 60}{3\times 20}=\dfrac{60000}{60}=1000\ \mathrm{rpm}$

지름 $D$는 $\mathrm{mm}$, 절삭속도 $V$는 $\mathrm{m/min}$이므로 1000으로 단위를 맞춘다.

칩을 내지 않고 형상을 만드는 비절삭 가공은 원심 주조법(ㄱ)과 압연(ㄹ)이다.

주조·소성가공·용접처럼 재료를 깎아 내지 않는 가공이 비절삭 가공이고, 공구로 칩을 깎아 내는 가공이 절삭 가공이다.

• 원심 주조법: 회전하는 주형에 쇳물을 부어 원심력으로 주물을 만드는 주조법이므로 비절삭이다.
• 압연: 회전하는 롤 사이로 재료를 통과시켜 두께를 줄이는 소성가공이므로 비절삭이다.
• 플레이너 가공: 공작물을 왕복시키며 바이트로 평면을 깎는 절삭 가공이다.
• 밀링: 회전하는 다인 공구(밀링 커터)로 깎는 절삭 가공이다.

테이블의 크기는 밀링 머신·셰이퍼 등의 크기 표시이며, 보통선반의 크기 표시가 아니다.

보통선반의 크기는 가공할 수 있는 공작물의 최대 지름(스윙)과 최대 길이로 나타낸다.

• 베드 위의 스윙: 베드에 닿지 않고 물릴 수 있는 공작물의 최대 지름이다.
• 왕복대 위의 스윙: 왕복대에 닿지 않고 가공할 수 있는 공작물의 최대 지름이다.
• 양 센터 간의 최대 거리: 물릴 수 있는 공작물의 최대 길이이다.

두 축이 평행하지만 약간 어긋난(편심) 경우, 중간 원판을 두 플랜지 홈에 끼워 쓰는 커플링은 올덤 커플링(Oldham coupling)이다.

중간 원판의 양면에 서로 직각인 돌기가 있어 홈을 따라 미끄러지며 편심을 흡수한다. 다만 미끄럼 마찰이 있어 고속 회전에는 부적합하다.

• 플랜지 커플링: 두 축 끝의 플랜지를 볼트로 결합하는 고정 커플링으로, 두 축이 일직선이어야 한다.
• 슬리브 커플링: 원통(슬리브)에 두 축을 끼우고 키로 고정하는 일직선 축용 커플링이다.
• 유니버설 커플링: 두 축이 어떤 각도로 교차할 때 쓰는 이음이다.

브레이크 슈를 드럼 안쪽에서 바깥쪽으로 밀어 라이닝 마찰로 제동하는 것은 내부 확장식 드럼 브레이크이다.

드럼 안에 두 개의 슈를 두고 캠이나 유압 실린더로 슈를 벌려 드럼 내면에 압착한다. 자동차 바퀴 브레이크에 많이 쓰인다.

• 밴드 브레이크: 드럼 바깥을 강철 밴드로 감아 조여 제동한다.
• 블록 브레이크: 회전하는 드럼 바깥면에 블록을 눌러 제동한다.
• 디스크 브레이크: 회전하는 원판 양면을 패드로 눌러 제동한다.

연삭숫돌 표시에서 A는 결합제가 아니라 숫돌 입자(알루미나계, A 입자)의 종류를 나타낸다.

숫돌 표시는 입자 – 입도 – 결합도 – 조직 – 결합제 순서로 쓰며, 끝의 V가 결합제(비트리파이드)이다.

• 60은 입자 크기를 나타내는 입도이다.
• H는 입자를 붙잡는 힘의 세기인 결합도이다.
• 5는 숫돌 속 입자의 밀도(조밀한 정도)인 조직이다.

두 기어의 중심거리는 55 mm이다.

외접 스퍼 기어의 중심거리: $C=\dfrac{m(Z_1+Z_2)}{2}$

대입: $C=\dfrac{2\times(30+25)}{2}=\dfrac{110}{2}=55\ \mathrm{mm}$

각 기어의 피치원 지름은 $D=mZ$이므로 중심거리는 두 피치원 지름의 합의 절반이다.

체인 전동은 링크와 스프로킷 이의 맞물림 때문에 진동과 소음이 발생하므로, 진동과 소음이 없다는 설명은 옳지 않다.

체인은 미끄럼 없이 일정한 속도비로 큰 동력을 전달하지만, 고속 회전에서는 진동·소음이 커져 고속 전동에는 부적합하다.

• 링크 수를 늘리거나 줄여 체인의 길이를 조절할 수 있다.
• 축간 거리가 멀어 기어를 쓰기 어려울 때 사용한다.
• 체인과 스프로킷 휠의 맞물림으로 동력을 전달한다.

전기 전도율은 은 > 구리 > 금 순이므로, 금이 구리보다 전기 전도율이 우수하다는 설명은 옳지 않다.

금은 전도율이 구리보다 낮지만 부식에 강해 접점·도금에 쓰이고, 연성은 금이 가장 크고 은도 구리보다 크다.

• 은은 구리보다 연성이 우수하다.
• 금은 금속 중 연성·전성이 가장 우수하여 구리보다 연성이 크다.
• 은은 금속 중 전기 전도율이 가장 높아 구리보다 우수하다.

왁스·파라핀 등 녹는 물질로 원형을 만들어 정밀 주물을 얻는 주조법은 인베스트먼트 주조법(로스트 왁스법)이다.

왁스 원형에 내화재를 입혀 굳힌 뒤 가열로 왁스를 녹여 내고, 그 빈자리에 쇳물을 부어 치수 정밀도가 높고 복잡한 소형 주물을 만든다.

• 원심 주조법: 회전하는 주형의 원심력으로 관 같은 중공 주물을 만든다.
• 셸 몰드 주조법: 수지를 섞은 모래로 얇은 조개껍질 모양 주형을 만들어 쓴다.
• 다이 캐스팅 주조법: 금형에 용융 금속을 고압으로 주입해 대량 생산한다.

디젤 기관은 공기만 높게 압축해 그 열로 연료를 자연 착화시키므로 가솔린 기관보다 압축비가 크다.

디젤 기관은 압축 착화 방식이라 점화 플러그가 필요 없고, 열효율이 높다.

• 폭발 압력이 높아 가솔린 기관보다 소음과 진동이 크다.
• 사용 연료는 휘발유가 아니라 경유이다.
• 점화 플러그의 불꽃으로 점화하는 것은 가솔린 기관이다.

유압 장치에 대한 옳은 설명은 작은 크기로 큰 힘을 낸다는 내용(ㄱ)뿐이다.

유압 장치는 파스칼의 원리를 이용해 작은 장치로 큰 힘을 얻는다.

• 유압유는 동력 전달 매체이면서 미끄럼 부분의 윤활 작용도 하므로, 윤활유 역할을 하지 않는다는 설명은 틀리다.
• 열원 장치·열 운반 장치·공기 조화기·자동 제어 장치는 공기조화(냉난방) 설비의 구성이며, 유압 장치는 유압 펌프·제어 밸브·액추에이터·탱크 등으로 구성된다.

터보형 펌프는 사류 펌프(ㄴ)와 벌류트 펌프(ㄹ)이다.

터보형 펌프는 임펠러의 회전으로 유체에 속도 에너지를 주어 압력으로 바꾸고, 용적형 펌프는 밀폐 공간의 체적 변화로 유체를 밀어낸다.

• 베인 펌프: 로터의 베인 사이 공간의 체적 변화로 송출하는 회전식 용적형 펌프이다.
• 사류 펌프: 유체가 축에 비스듬히 흘러 나가는 터보형 펌프이다.
• 플런저 펌프: 플런저의 왕복 운동으로 송출하는 왕복식 용적형 펌프이다.
• 벌류트 펌프: 안내깃 없이 와류실을 가진 원심식 터보형 펌프이다.