24년 1회차

구리에 아연을 넣은 합금으로 톰백이 그 한 종류인 재료는 황동(brass)이다.

황동은 구리보다 주조성·가공성이 좋고, 아연이 적게 든 톰백은 금빛을 띠어 공예품·동전·장식품에 쓰인다.

• 인바: 철-니켈 합금으로 열팽창계수가 매우 작아 측정기·표준자에 쓴다.
• 청동: 구리-주석 합금으로 내식성·내마모성이 좋아 베어링·동상 등에 쓴다.
• 두랄루민: 알루미늄-구리-마그네슘계 고강도 알루미늄 합금으로 항공기 구조재에 쓴다.

삼각함수(기하학적 관계)를 이용해 각도를 간접 측정하는 기구는 사인 바(sine bar)이다.

롤러 중심거리 $L$과 게이지 블록 높이 차 $H$로 $\sin\theta=\dfrac{H}{L}$를 구해 각도를 얻으므로 간접 측정에 해당한다.

• 하이트 게이지: 정반 위에서 높이를 직접 읽거나 금긋기를 하는 측정기이다.
• 버니어 캘리퍼스: 길이·안지름·바깥지름·깊이를 눈금으로 직접 읽는 측정기이다.
• 요한슨식 각도 게이지: 여러 각도 블록을 조합해 기준 각도를 만드는 각도 기준 게이지로, 삼각함수 계산을 이용하지 않는다.

용접 전류가 너무 커서 모재 가장자리가 녹아 홈처럼 파이는 결함은 언더컷(undercut)이다.

언더컷은 과대 전류, 빠른 용접 속도, 부적절한 운봉 각도에서 생기며 응력집중의 원인이 된다.

• 균열: 급랭·수축 응력 등으로 용접부가 갈라지는 결함이다.
• 기포: 가스가 빠져나가지 못해 용착 금속 안에 구멍이 남는 결함이다.
• 오버랩: 전류가 너무 작을 때 용융 금속이 모재와 융합되지 않고 겹쳐 덮이는 결함으로, 언더컷과 원인이 반대이다.

4개의 조가 각각 따로 움직여 불규칙한 공작물과 편심 가공에 쓰는 척은 단동 척이다.

조를 하나씩 조절하므로 중심을 맞추는 데 시간이 걸리지만 고정력이 크고 중심을 일부러 어긋나게 잡을 수 있다.

• 콜릿 척: 가는 봉재를 콜릿으로 조여 정밀하게 고정하는 척이다.
• 연동 척: 3개의 조가 동시에 움직여 둥근 공작물의 중심을 빠르게 맞추지만 편심 가공은 어렵다.
• 마그네틱 척: 자력으로 얇은 강자성 공작물을 고정하는 척이다.

회로 압력이 설정값을 넘지 않도록 제한하는 밸브는 릴리프 밸브(relief valve)이다.

릴리프 밸브는 압력이 설정값에 이르면 열려 작동유를 탱크로 돌려보내므로 회로의 최고 압력을 정하고 장치를 보호하는 압력 제어 밸브이다.

• 체크 밸브: 한 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는 방향 제어 밸브이다.
• 포핏 밸브: 밸브체가 시트에 수직으로 닿고 떨어지며 유로를 여닫는 밸브 구조 형식이다.
• 슬라이드 밸브: 스풀이 미끄러지며 유로를 바꾸는 방향 전환 밸브 구조이다.

암이 칼럼을 중심으로 돌고 주축이 암을 따라 이동하는 기계는 레이디얼 드릴링 머신이다.

무거운 공작물을 고정한 채 주축을 옮겨 여러 위치에 구멍을 뚫을 수 있어 대형 공작물 가공에 적합하다.

• 탁상 드릴링 머신: 작업대 위에 놓고 작은 구멍을 뚫는 소형 기계이다.
• 직립 드릴링 머신: 주축 위치가 고정되어 공작물을 움직여 위치를 맞추는 기계이다.
• 다축 드릴링 머신: 여러 개의 주축으로 많은 구멍을 동시에 뚫는 기계이다.

옳지 않은 것은 하이포이드 기어를 교차하는 두 축에 쓴다는 설명이다.

하이포이드 기어는 두 축이 만나지도 평행하지도 않은 엇갈린 축 사이에 쓰며, 교차축에 쓰는 것은 베벨 기어이다.

• 기어는 이가 맞물려 미끄럼이 없으므로 마찰차·벨트보다 속도비가 정확하다.
• 이의 크기는 모듈, 원주 피치, 지름 피치로 나타낸다.
• 랙과 피니언은 피니언의 회전 운동을 랙의 직선 운동으로 바꾸는 데 쓴다.

구성인선 방지책으로 옳지 않은 것은 윗면 경사각을 작게 하는 것이다.

구성인선을 줄이려면 칩이 공구 면에 덜 눌어붙도록 경사각을 크게 하고, 절삭 속도는 높이며 마찰을 줄여야 한다.

• 절삭 속도를 높이면 칩의 온도가 올라 공구에 붙지 않고 흘러나가 구성인선이 줄어든다.
• 절삭 깊이를 작게 하면 공구 면의 압력과 마찰이 줄어 구성인선이 덜 생긴다.
• 절삭유를 쓰면 공구와 칩 사이의 마찰과 용착이 줄어든다.

(가)는 눈메움(loading), (나)는 드레싱(dressing)이다.

결합도가 높은 숫돌로 연한 금속을 깎으면 칩이 기공을 메우는 눈메움이 생기고, 드레서로 표면층을 깎아 새 입자를 내는 작업이 드레싱이다.

• 입자탈락(shedding): 결합도가 낮아 숫돌 입자가 지나치게 빨리 떨어져 나가는 현상이다.
• 트루잉(truing): 숫돌의 모양과 진원도를 바로잡는 성형 작업으로, 무뎌진 입자를 새 입자로 바꾸는 작업과는 목적이 다르다.

옳지 않은 것은 비중량을 단위 질량당 부피이며 단위가 없다고 한 설명이다.

비중량은 단위 부피당 무게(중량)로 단위는 $\mathrm{N/m^3}$이고, 단위 질량당 부피는 비체적, 단위가 없는 것은 비중이다.

• 밀도는 단위 부피당 질량이다.
• 점성은 흐름에 대한 저항이며 액체는 온도가 오르면 분자 간 응집력이 줄어 점성이 낮아진다.
• 표면 장력은 액체 표면 분자가 접선 방향으로 당기는 힘이며 온도가 오르면 작아진다.

옳은 것은 증발기에서 냉매액이 주위의 열을 흡수해 기체가 된다는 설명이다.

압축식 냉동기는 압축기 → 응축기 → 팽창 밸브 → 증발기 순으로 냉매가 순환하며, 증발기에서 열을 빼앗아 냉동 효과를 낸다.

• 팽창 밸브를 지난 냉매는 압력과 온도가 낮아진다.
• 냉매 가스의 압력과 온도를 높이는 것은 응축기가 아니라 압축기이다.
• 냉매 가스의 열을 방출해 액체로 바꾸는 것은 압축기가 아니라 응축기이다.

공기 조화의 4대 요소에 해당하는 것은 기류이다.

공기 조화의 4대 요소는 온도, 습도, 기류, 청정도이다.

• 조도: 조명의 밝기로 공기 상태와 관계없다.
• 전력: 설비가 쓰는 에너지로 공기 상태 요소가 아니다.
• 공기 압력: 실내 공조에서 조절하는 4대 요소에 들지 않는다.

금형으로 표면만 급랭해 단단하게 만든 주철은 칠드 주철(chilled cast iron)이다.

급랭된 표면은 단단한 백주철 조직이 되고 내부는 회주철로 남아 인성을 유지하므로 차륜·압연기 롤에 쓰인다.

• 회주철: 편상 흑연이 있어 파면이 회색이며 주조성·절삭성이 좋은 보통 주철이다.
• 가단 주철: 백주철을 열처리해 연성을 준 주철이다.
• 구상 흑연 주철: 마그네슘 등을 넣어 흑연을 구상화해 강도와 연성을 높인 주철이다.

변형 후 특정 온도에서 원래 모양으로 돌아오는 합금은 형상 기억 합금이다.

대표적인 Ni-Ti 합금은 마텐자이트 변태를 이용해 형상을 회복하며 안테나·치열 교정기·안경테에 쓰인다.

• 제진 합금: 진동 에너지를 흡수해 소음과 진동을 줄이는 합금이다.
• 초전도 합금: 극저온에서 전기 저항이 0이 되는 합금이다.
• 비정질 합금: 급랭으로 결정 구조 없이 굳힌 합금으로 강도·내식성·자기적 성질이 우수하다.

비틀림 하중을 받는 막대 모양 스프링은 토션 바(torsion bar)이다.

막대의 비틀림 탄성을 이용하므로 가볍고 단위 무게당 에너지 축적량이 커 자동차 현가장치 등에 쓰인다.

• 판 스프링: 얇은 판을 겹쳐 굽힘으로 하중을 받는 스프링이다.
• 공기 스프링: 압축 공기의 탄성을 이용하는 스프링이다.
• 코일 스프링: 선재를 나선형으로 감은 스프링이다.

접촉 형태가 다른 짝은 캠과 태핏이다.

캠과 태핏은 선 또는 점으로 접촉하는 높은 짝(higher pair)이고, 나머지는 모두 면으로 접촉하는 낮은 짝(lower pair)이다.

• 볼트와 너트: 나사면끼리 접촉하는 면 접촉 짝이다.
• 피스톤과 실린더: 원통면끼리 미끄러지는 면 접촉 짝이다.
• 축과 미끄럼 베어링: 축 표면과 베어링 면이 맞닿는 면 접촉 짝이다.

종동축 기어의 잇수는 30개이다.

원동 기어 잇수: $z_1=\dfrac{D_1}{m}=\dfrac{30}{2}=15$

속도비: $i=\dfrac{n_2}{n_1}=\dfrac{z_1}{z_2}=0.5$
$z_2=\dfrac{z_1}{i}=\dfrac{15}{0.5}=30$

속도비가 0.5이므로 종동 기어가 원동 기어보다 잇수가 2배인 감속 구조이다.

축 둘레에 여러 개의 키 홈을 깎아 큰 회전력을 전달하는 요소는 스플라인(spline)이다.

스플라인은 축과 보스에 여러 줄의 키를 일체로 만든 것과 같아 전달 토크가 크고 축 방향 미끄럼도 가능하다.

• 안장키: 축에 홈 없이 보스에만 홈을 파서 마찰로 전달하므로 큰 회전력에는 부적합하다.
• 반달키: 반달 모양 키로 테이퍼 축에 쓰기 좋으나 축 홈이 깊어 축이 약해진다.
• 접선키: 축의 접선 방향으로 한 쌍의 경사 키를 끼워 넣는 키로, 여러 줄의 홈을 둘레에 가공한 형태가 아니다.

원뿔(테이퍼) 모양의 플러그를 90° 회전시켜 유로를 여닫는 기계 요소는 콕(cock)이다.

콕은 플러그에 뚫린 포트가 유로와 일치하면 열리고, 90° 돌리면 막히는 구조라 개폐가 빠르고 구조가 간단하다. 대신 큰 압력이나 고온 유체에는 잘 쓰이지 않는다.

• 앵글 밸브: 입구와 출구가 직각을 이루어 유체 흐름 방향을 90° 바꾸는 밸브로, 밸브 디스크가 축 방향으로 오르내린다.
• 글로브 밸브: 공 모양 몸체 안에서 디스크가 밸브 시트에 수직으로 오르내리며 유량을 조절하는 밸브로, 회전식 플러그가 아니다.
• 게이트 밸브: 쐐기형 판(게이트)이 유로를 가로질러 상하로 미끄러져 여닫는 밸브로, 완전 개방 시 유동 저항이 작다.

옳지 않은 것은 취성이 큰 재료가 쉽게 깨지지 않는다는 설명이다.

취성은 변형 없이 쉽게 깨지는 성질이므로 취성이 큰 재료일수록 잘 깨진다.

• 연성은 잡아당길 때 길게 늘어나는 성질이다.
• 전성은 두드리거나 눌러 얇게 펴지는 성질로, 금은 전성이 매우 커 얇은 박으로 펼 수 있다.
• 인성은 질긴 성질로, 인성이 큰 재료는 충격에도 쉽게 파괴되지 않는다.