20년 1회차

철강은 탄소(C) 함유량에 따라 순철, 강, 주철로 나눈다.

탄소량이 가장 적은 것이 순철, 그다음이 강, 가장 많은 것이 주철이며, 탄소량이 늘수록 경도·강도는 커지고 연성은 줄어든다.

• 황(S): 적열 취성을 일으키는 불순물 원소로, 분류 기준이 아니다.
• 인(P): 상온 취성을 일으키는 불순물 원소로, 분류 기준이 아니다.
• 규소(Si): 주철의 흑연화를 돕는 원소일 뿐 철강 분류 기준이 아니다.

분해가 어려운 영구 결합에 쓰는 기계요소는 리벳이다.

리벳은 판재를 겹친 구멍에 끼우고 끝을 때려 머리를 만들어 고정하므로, 풀려면 리벳을 깎아 내야 하는 영구 이음이다.

• 키: 축과 보스를 결합하는 요소로, 빼내어 분해할 수 있다.
• 핀: 부품의 위치 결정·결합에 쓰며 뽑아서 분해할 수 있다.
• 볼트: 너트를 풀어 쉽게 분해·조립할 수 있는 체결 요소이다.

리드가 가장 큰 것은 2줄 M25 × 5 나사로, 리드가 10 mm이다.

리드는 줄 수 × 피치이다.
$L = n \times p$

• 2줄 M25 × 5: $2 \times 5 = 10\,\mathrm{mm}$
• 2줄 M30 × 4: $2 \times 4 = 8\,\mathrm{mm}$
• 3줄 M20 × 3: $3 \times 3 = 9\,\mathrm{mm}$
• 3줄 M25 × 2: $3 \times 2 = 6\,\mathrm{mm}$

연신율은 20%이다.

연신율은 늘어난 길이를 처음 표점 거리로 나눈 값이며, 시편 지름은 계산에 쓰이지 않는다.
$\varepsilon = \dfrac{L_1 - L_0}{L_0} \times 100$

값을 대입하면
$\varepsilon = \dfrac{120 - 100}{100} \times 100 = 20\,\%$
이므로 20%가 된다.

기어 E의 회전속도는 400 rpm이다. 맞물린 기어는 잇수에 반비례해 회전하고, 같은 축에 붙은 기어는 회전속도가 같다.

그림에서 A-B, B-C, D-E는 서로 맞물리고 C와 D는 한 축으로 연결되어 있다.
$N_B = N_A \times \dfrac{Z_A}{Z_B} = 200 \times \dfrac{10}{40} = 50\,\mathrm{rpm}$
$N_C = N_B \times \dfrac{Z_B}{Z_C} = 50 \times \dfrac{40}{10} = 200\,\mathrm{rpm} = N_D$
$N_E = N_D \times \dfrac{Z_D}{Z_E} = 200 \times \dfrac{20}{10} = 400\,\mathrm{rpm}$

• 50 rpm은 A에서 B로 감속된 B의 회전속도에서 멈춘 값이다.
• 200 rpm은 C·D 축의 회전속도로, 마지막 D-E 증속을 빠뜨린 값이다.
• 100 rpm은 D-E 단의 잇수비를 거꾸로 적용(감속으로 계산)한 값이다.

전체 속도비로 보면 $\dfrac{N_E}{N_A} = \dfrac{10}{40} \times \dfrac{40}{10} \times \dfrac{20}{10} = 2$이므로 2배 증속된다.

옳지 않은 것은 정기적으로 검사하므로 측정기에 오차가 없다는 설명이다.

정기 검사(교정)는 오차를 줄이고 관리하는 것이지 없애는 것이 아니며, 측정기에는 기기 오차가 항상 남는다.

• 온도·습도·진동 등 환경 요인으로 오차가 생긴다는 설명은 옳다.
• 측정자의 숙련도·습관·부주의로 개인 오차가 생긴다는 설명은 옳다.
• 측정 횟수를 늘려 평균값을 쓰면 우연 오차를 줄일 수 있다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 평 벨트가 V 벨트보다 마찰력이 커서 전동 효율이 높다는 설명이다.

V 벨트는 쐐기 모양으로 풀리 홈에 끼어 들어가므로 같은 조건에서 V 벨트의 마찰력이 더 크고 미끄럼이 적어 전동 효율이 높다.

• 축 간 거리가 멀 때 벨트로 간접 전동한다는 설명은 옳다.
• 평 벨트는 바로 걸기와 엇걸기가 모두 가능하다는 설명은 옳다.
• V 벨트는 홈에 끼워 쓰므로 바로 걸기만 가능하다는 설명은 옳다.

주축대에 설치하는 부속 장치가 아닌 것은 방진구이다.

방진구는 가늘고 긴 공작물의 떨림을 막기 위해 베드나 왕복대에 설치하는 지지 장치이다.

• 면판: 주축 끝에 고정해 불규칙한 공작물을 볼트로 설치하는 장치이다.
• 연동척: 주축에 장착해 세 개의 조가 동시에 움직이며 원형 공작물을 고정한다.
• 돌림판: 주축에 장착해 돌리개를 통해 센터 작업 공작물에 회전을 전달한다.

옳은 것은 크랭크축이 직선 운동과 회전 운동을 서로 바꾸는 데 쓰인다는 설명이다.

크랭크축은 커넥팅 로드와 함께 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로(또는 그 반대로) 변환한다.

• 차축: 주로 휨 하중을 받으며 차량의 중량을 차륜에 전달하는 축이다.
• 전동축: 휨과 비틀림을 함께 받으며 일반적인 동력 전달에 쓰는 축이다.
• 플렉시블축: 자유롭게 휘어 축 방향이 바뀌는 곳에 동력을 전달하는 축이며, 선반·밀링 주축은 스핀들이다.

옳지 않은 것은 열팽창 계수가 작고 내열성이 크다는 설명이다.

합성수지는 금속에 비해 열팽창 계수가 크고 내열성이 낮아 고온에서 쉽게 변형되는 것이 대표적 단점이다.

• 절연성이 크고 피막 형성이 좋으며 착색이 자유롭다는 설명은 옳다.
• 가벼워 취급이 쉽고 대기 부식이 적다는 설명은 옳다.
• 산·알칼리·염류·용제에 대한 내약품성이 크다는 설명은 옳다.

원형 형체가 기하학적 진원에서 벗어난 크기는 진원도이다.

진원도는 원형 단면의 반지름이 이상적인 원으로부터 얼마나 벗어났는지를 나타내는 모양 공차이다.

• 진직도: 직선 형체가 이상적인 직선에서 벗어난 크기이다.
• 평면도: 평면 형체가 이상적인 평면에서 벗어난 크기이다.
• 윤곽도: 임의의 곡선·곡면이 이론적 윤곽에서 벗어난 크기이다.

공기 조화의 4대 요소가 아닌 것은 압력이다.

공기 조화의 4대 요소는 온도, 습도, 기류, 청정도이다.

• 청정도: 먼지·유해가스 등을 제거하는 4대 요소에 속한다.
• 습도: 실내의 수분량을 조절하는 4대 요소에 속한다.
• 기류: 공기의 흐름 속도와 분포를 조절하는 4대 요소에 속한다.

회전수는 2,000 rpm이다.

절삭 속도 공식에서 회전수를 구한다(지름은 mm 단위).
$V = \dfrac{\pi D N}{1000} \;\Rightarrow\; N = \dfrac{1000\,V}{\pi D}$

지름 10 cm = 100 mm, 원주율 3을 대입하면
$N = \dfrac{1000 \times 600}{3 \times 100} = 2000\,\mathrm{rpm}$
이므로 2,000 rpm이 된다.

설명하는 펌프는 베인 펌프(vane pump)이다.

원통형 케이싱 안의 편심 회전자에 끼운 판 모양의 깃(베인)이 회전하며 유체를 보내고, 편심량 조절로 송출량을 바꿀 수 있으며 맥동이 적다.

• 나사 펌프: 맞물린 나사 회전자로 유체를 축 방향으로 이송한다.
• 피스톤 펌프: 피스톤의 왕복 운동으로 고압을 얻는 펌프이다.
• 기어 펌프: 맞물린 두 기어의 이 사이 공간으로 유체를 이송한다.

필요한 절삭 공구가 아닌 것은 맨드릴(mandrel)이다. 맨드릴은 구멍이 뚫린 공작물을 끼워 선반 등에서 고정·지지하는 공작물 고정구로, 절삭날이 없다.

그림의 형상은 넓은 평면과 단차, 바닥의 더브테일(사다리꼴 역경사) 홈으로 이루어져 있어 밀링 커터 여러 종류로 가공한다.

• 더브테일 커터는 경사진 측면을 가진 더브테일 홈을 깎는 공구로, 바닥의 역경사 홈 가공에 필요하다.
• 엔드밀은 축 끝과 측면 날로 단차·홈·측벽을 가공하는 공구로, 윗부분의 계단형 단차와 홈 가공에 쓰인다.
• 정면 커터는 넓은 평면을 깎는 공구로, 직육면체 소재의 윗면·측면 평면 가공에 쓰인다.

설명하는 현상은 맥동 현상(surging)이다.

서징은 펌프 운전 중 압력계·진공계 지침이 주기적으로 흔들리고 송출 유량이 주기적으로 변동하는 현상이다.

• 공동 현상: 압력이 포화 증기압 이하로 낮아져 기포가 생기고 소음·침식이 발생하는 현상이다.
• 수격 현상: 관 속 유속이 급변할 때 압력파가 생겨 관에 충격을 주는 현상이다.
• 모세관 현상: 가는 관에서 표면장력으로 액면이 오르내리는 현상이다.

옳지 않은 것은 소음과 진동이 발생하지 않는다는 설명이다.

기어는 이가 맞물려 동력을 전달하므로 충격에 의해 소음과 진동이 발생하는 것이 단점이다.

• 큰 동력을 전달할 수 있다는 설명은 옳다.
• 미끄럼이 없어 정확한 회전 비율을 얻는다는 설명은 옳다.
• 잇수 비를 조합해 큰 감속비를 얻을 수 있다는 설명은 옳다.

옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.

알루미늄은 가볍고 가공·주조가 쉬우며(ㄱ), 다른 금속과 합금하면 기계적 성질이 크게 향상된다(ㄴ).

• ㄷ: 산화 피막으로 대기 중 내식성은 좋지만 해수(염소 이온)에는 약하다.
• ㄹ: 전기·열의 양도체이지만 전기 전도율은 구리보다 낮다.

전기 저항열과 압력으로 접합하는 방법은 프로젝션 용접이다.

프로젝션 용접은 모재에 돌기를 만들고 전류를 흘려 접촉부의 저항열로 가열한 뒤 가압하는 전기 저항 용접의 한 종류이다.

• 테르밋 용접: 알루미늄 분말과 산화철의 화학 반응열을 이용한다.
• 산소 수소 용접: 가스 불꽃의 연소열을 이용하는 가스 용접이다.
• 전기 아크 용접: 전극과 모재 사이의 아크열을 이용하며 가압하지 않는다.

옳은 것은 디젤 기관이 가솔린 기관보다 압축비와 압축 압력이 높다는 설명이다.

디젤 기관은 공기만 높게 압축해 온도를 올린 뒤 연료를 분사하는 압축 착화 방식이라 압축비가 높다.

• 공기만 압축한 뒤 연료를 분사해 자연 착화시키는 것은 가솔린 기관이 아니라 디젤 기관이다.
• 4행정 사이클은 흡입→압축→폭발→배기 순서로 작동한다.
• 불꽃 점화 기관은 가솔린 기관·가스 기관 등이며, 소구 기관과 제트 기관은 이 분류에 해당하지 않는다.