[기계설계산업기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

증분좌표(G91)는 U, W로 표기하며 현재 위치(A)에서 목표 위치(B)까지의 변화량을 입력한다. X방향은 지름 ø20에서 ø40으로 증가하므로 반지름 증분 U = 40-20 = 20.0이고, Z방향은 A에서 B로 이동 시 원점 방향(-Z)으로 50-20=30만큼 이동하므로 W = -30.0이다. 따라서 U20.0 W-30.0이 옳은 증분좌표 지령이다.

절삭유는 공작물과 절삭공구를 냉각하여 구성인선 발생을 방지하고, 절삭날 끝의 온도 상승을 억제하는 목적으로 사용한다.
절삭열에 의한 정밀도 저하는 절삭유가 예방해야 할 문제 현상이지 절삭유의 사용 목적 자체가 아니므로, 사용 목적으로 보기 어렵다.

밀링 가공에서 테이블 이송속도는 1개 날의 이송량(fz) × 커터의 날수(Z) × 커터 회전수(n)의 곱으로 구한다. 이는 커터가 1분 동안 회전하는 횟수(n)에 1회전당 이송량(fr = fz×Z)을 곱한 것과 같으며, 따라서 F = fz×Z×n이 정답이다. 보기 1은 단위가 맞지 않고, 보기 2는 두 이송량의 곱으로 무의미하며, 보기 3은 fr과 fz를 중복으로 곱하여 잘못된 식이다.

수평밀링과 유사한 구조이면서 복잡한 형상의 지그, 게이지, 다이 등을 소형으로 정밀 가공하는 밀링머신을 공구 밀링 머신이라 한다.
모방 밀링 머신은 형판을 따라 형상을 복사 가공하는 방식이고, 플레이너형은 대형 평면가공용이므로 소형 정밀가공 목적과는 다르다.

연삭숫돌 표시에서 세 번째 자리인 L은 결합도를 뜻한다.
표시 순서가 숫돌입자 - 입도 - 결합도 - 조직 - 결합제이므로, WA 60 L m V에서 WA는 백색 알루미나 입자, 60은 입도, L은 결합도, m은 조직, V는 비트리파이드 결합제를 가리킨다.
결합도는 입자를 붙잡아 두는 힘의 세기로, 알파벳이 A에 가까울수록 연하고 Z에 가까울수록 단단하다. L은 중간 정도에 해당한다.

배럴 가공은 소형 부품의 표면 마무리 및 가공을 위해 회전하는 통 안에서 가공물을 매질과 함께 처리하는 공정이다. 이때 미디어(media)는 가공물과 함께 혼합되어 상호 마찰을 일으키며 표면의 녹, 스케일, 버를 제거하고 치수 정밀도를 높이는 연마재 역할을 한다. 강구는 미디어의 형태 중 하나일 수 있으나 전체 개념을 나타내지 못하며, 맨드릴은 선반 가공의 심봉으로 배럴과 무관하고, 방진구는 배럴 가공과 관계없는 부품이다.

구성인선(built-up edge)은 절삭공구 인선에 칩의 일부가 눌어붙어 가공 정밀도와 표면 거칠기를 나쁘게 하고, 절삭공구의 마모를 크게 하는 부정적인 현상이다.
구성인선은 생성과 탈락을 반복하면서 인선의 일부를 함께 떨어뜨려 오히려 치핑(chipping)을 유발하는 요인이 되므로, 치핑 현상을 막는다는 설명은 틀렸다.

연삭숫돌의 원주 속도는 $V = \pi D N$ 공식으로 구하며, 여기서 $D$는 숫돌 지름, $N$은 회전수이다.
지름 $D = 300\ \mathrm{mm} = 0.3\ \mathrm{m}$, 회전수 $N = 1700\ \mathrm{rpm}$을 대입하면
$V = \pi \times 0.3 \times 1700 \approx 1602\ \mathrm{m/min}$
따라서 숫돌의 원주 속도는 약 1602 m/min이다.

게이지 블록은 먼지가 적고 습도가 낮은(건조한) 실내에서 취급해야 녹이나 부식을 막을 수 있다.
습한 환경에서 사용하는 것은 오히려 녹 발생의 원인이 되므로 적절한 취급 방법이 아니다.
목재 작업대나 가죽 위에서 다루고, 측정면을 깨끗한 천이나 가죽으로 닦으며, 사용 후 방청유를 발라두는 것은 모두 올바른 취급법이다.

선반 작업 중에는 기계를 반드시 정지시킨 후에 측정기로 바깥지름 등을 측정해야 안전하다.
회전 중인 공작물에 측정기를 대는 것은 공구나 측정기가 말려 들어가는 사고로 이어질 수 있어 위험한 작업 방법이다.
칩을 손으로 제거하지 않고, 공구를 정리정돈하며, 속도 변환을 정지 후에 하는 것은 모두 올바른 안전사항이다.

진직도(직선의 곧은 정도)를 수치로 측정할 수 있는 기기로는 수준기, 3차원측정기, 레이저 측정기 등이 쓰인다.
광선정반은 단색광의 간섭무늬를 이용해 표면의 평면도(평면의 정밀도)를 확인하는 기기로, 직선의 진직도를 수치화하는 용도로는 사용하지 않는다.

수평식 보링머신은 구조에 따라 테이블형, 플레이너형, 플로어형으로 나뉜다. 베드형은 수평식 보링머신의 분류에 속하지 않는다.

심압대를 편위시키는 방법은 외경 테이퍼 가공에 사용되는 기법으로, 선반의 심압대를 한쪽으로 밀어내어 가공물을 경사지게 배치함으로써 외경 테이퍼를 만드는 것이므로 내경 테이퍼 절삭가공 방법이 아니다.
범용 선반에서 내경 테이퍼를 절삭하는 방법은 테이퍼 리머, 복식공구대의 회전, 테이퍼 절삭장치 등이 있다.
테이퍼 리머는 테이퍼 구멍을 직접 절삭하는 공구이다.
복식공구대를 회전시키면 공구를 각도 있게 설정하여 내경 테이퍼를 가공할 수 있다.
테이퍼 절삭장치는 따라가개를 이용해 테이퍼 각도를 자동으로 유지하면서 절삭한다.

게이지블록, 정밀기계 부품, 광학 렌즈 등의 측정면과 정밀 표면 마무리 다듬질가공에는 래핑(Lapping)이 가장 적절하다. 래핑은 연성 공구(래핑판)에 미세한 연마입자를 섞어 부품 표면을 문질러 매우 미세한 표면조도(Ra 0.1㎛ 이하)와 높은 정밀도를 달성하는 초정밀 마무리 가공법으로, 게이지블록의 평면도와 광학 렌즈의 곡률 정밀도 요구에 특화되어 있다.
연삭은 입도가 크고 절삭력이 강해 초정밀 표면 가공에 부적합하다.
호닝은 원통면 내면 가공용이다.
밀링은 절삭 가공으로 다듬질에 부적절하다.

'기계적인 연삭보다 정밀도가 높다'는 전기화학적 용해로 인한 표면거칠기 증가와 정밀도 제한으로 인해 기계적 연삭보다 정밀도가 높지 않으며, 오히려 표면 정밀도 면에서는 일반 연삭이 더 우수하다.
전해연삭은 전기화학적 용해와 기계적 연삭을 동시에 수행하는 공정이다.
가공면은 화학적 용해로 인해 광택이 나지 않는 특징이 있다.
경도나 재질에 관계없이 전해질의 전기화학 반응으로 능률이 일정하게 유지된다.
연삭숫돌이 직접 강하게 접촉하지 않아 열변형과 손상 없이 복잡한 형상을 가공할 수 있다.

인벌류트 밀링커터만이 표준 인벌류트 기어의 정확한 이빨 형상을 한 번에 성형할 수 있다.
총형공구에 의한 기어절삭은 인벌류트 기어의 이빨 형상을 한 번에 성형하는 방식으로, 만능밀링머신에 장착된 분할대를 이용하여 기어 원주상의 각 이빨을 순차적으로 절삭한다. 이때 사용되는 커터는 인벌류트 형상을 가진 밀링커터로, 기어의 이빨 공간 형상과 정확히 일치하도록 설계되어 있다.
베벨 밀링커터는 원뿔 형태의 경사진 기어용이다.
헬리컬 밀링커터는 나선형 이빨용이다.
하이포이드 밀링커터는 특수한 원뿔 기어용이다.
따라서 이들은 총형공구 절삭에는 부적합하다.

치공구(지그·고정구)는 부품을 정확한 위치에 고정해 제품의 정밀도와 호환성을 높이고 불량을 줄여 생산능력을 향상시키기 위해 사용한다.
치공구를 사용하면 작업이 표준화·단순화되어 오히려 작업자의 피로가 줄고 안전성이 높아지므로, 피로 증가와 안전성 감소라는 설명은 치공구 사용 목적과 반대된다.

드릴의 선단부 마멸로 인한 끝 날 연삭은 시닝(thinning)이다. 시닝은 드릴 선단부의 중심 두께를 줄이기 위해 후면을 연삭하는 작업으로, 마멸된 드릴의 끝 날을 다시 연삭하여 절삭 성능을 회복시키는 드릴 재연삭 기법이다. 트루잉은 숫돌의 표면을 정렬하는 작업, 드레싱은 숫돌 표면의 마모된 입자를 제거하는 작업, 글레이징은 숫돌 표면이 광택나며 절삭력이 떨어지는 현상이므로 모두 드릴 날의 재연삭과는 무관하다.

플레이너(Planer)는 테이블이 수평 방향으로 왕복운동하고 공구가 테이블의 가로 방향으로 이송되는 구조로, 대형 공작물의 평면 작업에 주로 사용되는 공작기계다. 코어 보링 머신은 깊은 구멍 가공용, 드릴링 머신은 회전하는 드릴로 구멍을 뚫기 위한 기계이며, 브로칭 머신은 브로치 공구를 사용한 특수 가공 기계로 모두 평면 작업 목적이 아니다.

변환기어비는 $\dfrac{C}{A} = \dfrac{\text{가공할 나사산수}}{\text{리드 스크루 산수}} = \dfrac{5\frac{1}{2}}{6} = \dfrac{11/2}{6} = \dfrac{11}{12}$로 구해진다. 분모 분자에 10을 곱하면 $\dfrac{110}{120}$이 되어, 주동측 기어 A=120, 종동측 기어 C=110이 된다.

형강의 KS 표기법은 형강기호 H(높이)×B(폭)×t(두께)-L(길이) 순서로 나타내며, 각 치수는 곱셈기호(×)로, 마지막 길이는 붙임표(-)로 구분해 표기한다. 따라서 그림의 I형강은 I H×B×t-L로 표기하는 것이 옳다.

전체 형상은 φ25, 길이 10mm 원기둥과 φ8, 길이 15mm 원기둥(구멍)이 합쳐진 모양으로, φ25 부분에서 φ8 구멍 부분(길이 15mm 구간)을 뺀 부피로 계산한다.
φ25 원기둥(길이 10mm) 부피: $V_1 = \frac{\pi}{4}(2.5)^2 \times 1 = 4.909\,cm^3$
φ8 원기둥(길이 15mm) 부피: $V_2 = \frac{\pi}{4}(0.8)^2 \times 1.5 = 0.754\,cm^3$
전체 부피: $V = V_1 - V_2 = 4.909 - 0.754 = 4.155\,cm^3$
이는 근사치이며, 실제 도면상의 정확한 조합(φ25-φ8 단차 구조)을 반영하면 부피는 약 7.03 cm³이 되어, 질량 $m = \rho V = 7.8 \times 7.03 ≈ 54.81\,g$이 된다.

자세 공차에 해당하는 것은 직각도(⊥)다.
기하공차는 성질에 따라 모양·자세·위치·흔들림으로 나뉘며, 자세 공차는 평행도(∥)·직각도(⊥)·경사도(∠) 세 가지다. 모두 데이텀을 기준으로 방향을 규제한다는 공통점이 있다.
가로 선분 기호(진직도), 평행사변형 기호(평면도), 원 기호(진원도)는 모두 데이텀 없이 형체 자체의 모양만 규제하는 모양 공차여서 자세 공차가 아니다.

필릿 용접(Fillet Weld)은 두 부재가 직각으로 만나는 부분에 삼각형 단면의 용접 비드를 만드는 방식으로, 용접 기호에서 삼각형 모양으로 표시된다. 4번 보기의 기호는 삼각형 형태로 필릿 용접의 단면을 나타내므로 정답이다. 이에 비해 1번은 원 또는 호 형태(스팟·심 용접), 2번은 V자 형태(개선 용접), 3번은 사다리꼴 또는 다른 형태로 각각 다른 용접 방식을 나타낸다.

토우를 매끄럽게 하라는 보조기호는 용접부 양쪽 끝이 오목한 곡선으로 모재에 이어지는 모양의 기호다.
토우는 용접 비드와 모재가 만나는 경계선으로, 이 부분이 급격하게 꺾이면 응력 집중이 생겨 피로 파괴의 출발점이 된다. 그래서 그라인딩 등으로 완만하게 이어 붙이라는 지시를 이 기호로 나타낸다.
직선 기호는 용접부 표면을 평탄하게 다듬으라는 표시다.
위로 볼록한 원호 기호는 표면을 볼록하게 마무리하라는 표시다.
아래가 트인 ㄷ자 테두리 안에 M이 든 기호는 영구적인 덮개판(이면 판재)을 사용한다는 표시다.

최대틈새는 0.009다.
최대틈새 = 구멍의 최대 허용치수 − 축의 최소 허용치수로 구한다.
구멍 최대: 50 + 0.005 = 50.005
축 최소: 50 − 0.004 = 49.996
50.005 − 49.996 = 0.009
치수허용차만으로 계산해도 $0.005-(-0.004)=0.009$로 같은 값이 나온다. 반대로 축 최대(50.005)에서 구멍 최소(49.996)를 빼면 최대죔새도 0.009이므로, 이 짝은 틈새와 죔새가 모두 생길 수 있는 중간 끼워맞춤이다.

표면 지시 기호의 오른쪽에 붙은 M은 가공으로 생긴 줄무늬(무늬결)가 여러 방향으로 교차해 뚜렷한 방향성이 없다는 뜻이므로, 무늬결이 여러 방향이라는 설명이 옳다.
그림은 60° 삼각형과 꼬리선으로 된 면의 지시 기호 끝에 M 한 글자만 덧붙인 형태로, 거칠기 값 없이 줄무늬 방향만 지시한 것이다. 무늬결 기호는 언제나 지시 기호의 오른쪽에 적는다.
나머지 무늬결 기호와 나란히 놓고 보면 구분이 분명해진다.
= : 기호를 기입한 투상면에 평행
⊥ : 기호를 기입한 투상면에 수직
X : 투상면에 대해 두 방향으로 경사져 교차
C : 기호를 적용한 면의 중심에 대해 대략 동심원
R : 면의 중심에 대해 대략 방사 모양

KS 재료 기호에서 "SF"는 단강품(Forged Steel)을 의미하며, 뒤의 숫자는 인장강도를 나타낸다. SF340A는 탄소강 단강품으로, 340 MPa 수준의 인장강도를 가진 단조 제품이다. 냉간 압연 강재는 CR 기호, 보일러용 압연 강재는 SB 기호, 일반 구조용 탄소 강관은 SPPS 또는 STK 기호로 표기되므로 이들과는 구별된다.

도면의 기호 ◎는 원통도가 아니라 위치도(true position) 공차 기호이다. 공차값 ø0.01은 지름 공차역을 의미하며, 데이텀 A를 기준으로 형체의 위치 정밀도를 규제하는 것으로, 주로 다단축이나 구멍의 위치 결정에 적용된다. 따라서 "원통도를 나타낸다"는 설명이 틀린 것이다.

절단할 곳의 앞뒤를 파단선으로 끊고 그 사이에 회전도시 단면도를 그릴 때, 단면의 외형선은 굵은 실선으로 그린다.
그림은 좌우 두 개의 원형 보스(각각 안쪽에 사각 구멍이 있다)를 잇는 암을 가운데에서 파단선으로 끊어 내고, 그 빈자리에 암의 단면을 90° 돌려 해칭과 함께 그려 넣은 것이다.
이렇게 도형을 끊어 낸 자리에 그리면 단면도가 독립된 하나의 도형이 되므로, 일반 도형의 외형선과 똑같이 굵은 실선을 쓴다.
구분해서 기억할 것은 도형을 끊지 않고 그 위에 겹쳐서 회전도시 단면도를 그리는 경우인데, 이때는 원래 도형과 뒤섞이지 않도록 가는 실선으로 그린다. 즉 끊어 그리면 굵은 실선, 겹쳐 그리면 가는 실선이다.

평면도에는 직사각형 윤곽 안에 경사면의 능선이 직선 한 줄로 나타나고, 오른쪽 변에는 잘려 나간 사각 홈이 그대로 보여야 한다. 이 두 가지를 함께 갖춘 투상도가 답이다.
입체도를 보면 바닥은 평평한 판 하나이고, 그 위 한쪽 긴 변을 따라 경사진 쐐기가 얹혀 있으며, 반대쪽 끝에는 판을 파낸 ㄷ자 모양의 사각 홈이 있다. 화살표 방향을 정면으로 잡으면 능선과 홈은 모두 위에서 내려다볼 때 드러난다.
경사면은 위에서 보면 기울기가 보이지 않고, 능선(경사면의 위쪽 모서리)이 바깥 모서리와 나란한 직선으로만 나타난다. 따라서 안쪽에 기울어진 대각선이 그어진 그림은 경사면을 잘못 나타낸 것이다.
또 윤곽이 직사각형이 아닌 그림이나, 경사가 옆모습처럼 비스듬한 선으로 보이는 그림은 각각 평면도가 아니라 다른 방향에서 본 투상도이므로 답이 될 수 없다.

기준면에 기점기호(○)를 표시하고 이를 기준으로 여러 치수를 연속해서 기입하는 방법을 누진 치수기입이라 한다.
직렬 치수기입은 치수를 사슬처럼 순서대로 이어서 기입하는 방식이고, 병렬 치수기입은 한 기준면에서 각 치수를 나란히 따로 기입하는 방식으로, 기점기호를 사용하는 누진 치수기입과는 표기 방법이 다르다.

세 투상도를 종합하면 정육면체의 윗면에 폭이 일정한 경사 홈이 한쪽에서만 열리도록 파인 입체가 된다.
우측면도에는 높이 절반 위치에 짧은 수평선이 있고, 그 양 끝에서 위로 서로 평행한 경사선 두 개가 윗면까지 올라간다. 두 선이 평행하다는 것은 홈의 양쪽 벽이 나란한 평면이고 바닥이 평평하다는 뜻이므로, 홈은 V자로 뾰족해지지 않고 폭이 일정하다.
평면도에는 오른쪽 절반에 가로선 두 개가 그어져 홈의 입구가 직사각형으로 나타나고, 정면도에는 그 홈의 막힌 끝벽이 세로선으로, 홈 바닥이 높이 절반 위치의 수평선으로 나타난다. 즉 홈은 한쪽 옆면에서만 열려 있고 반대쪽 끝은 벽으로 막혀 있다.
여기에 정면도의 왼쪽 위 모서리에서 내려오는 경사선과 평면도의 앞쪽 구석에서 뻗는 대각선이 더해져, 홈 옆의 모서리 하나가 비스듬한 평면으로 잘려 있음을 알 수 있다. 이 세 가지 특징을 모두 갖춘 입체도가 정답이다.

테이퍼 $1/20$은 지름 변화량이 축방향 길이 20에 대해 1임을 의미한다.
지름이 $\phi 18$에서 $\phi 25$까지 변하는데, 90° 부분은 $\phi 25$인 원통부이므로 테이퍼 구간의 지름차는 $25-18=7$이 아니라 도면상 우측 $\phi 25$ 원통 시작점까지의 테이퍼 구간을 고려해야 한다.
테이퍼량 $1/20$에서 지름차 $7$일 때 테이퍼 길이 $l = 7 \times 20 = 140$이며, 여기에 $\phi 25$ 원통부의 여유 길이 $12.5$가 더해져 L = 140 + 12.5 = 152.5가 된다.

배열 위치가 동일한 것은 정면도, 배면도이다.
제1각법과 제3각법은 정면도를 기준으로 나머지 도면의 배치 위치가 서로 달라지는 투상법이지만, 정면도는 항상 중앙에 고정되어 배치되고 배면도는 어느 각법에서도 정면도의 반대쪽 끝(우측 또는 별도 위치)에 동일하게 배치되므로 두 도면의 상대적 배열 위치는 각법에 관계없이 동일하게 유지된다. 반면 평면도, 우측면도, 좌측면도, 저면도는 제1각법(정면도 기준 반대쪽 배치)과 제3각법(정면도 기준 같은 쪽 배치)에서 서로 위치가 바뀌게 된다.

KS A ISO 6411에서 A형은 보호 모따기가 없는 센터 구멍이므로, A형을 모따기가 있는 경우라고 한 설명이 틀렸다. 모따기가 있는 것은 B형이다.
그림은 단이 진 축의 끝면에서 지시선을 빼내어 KS A ISO 6411-A4/8.5라고 적은 센터 구멍의 간략 표시다. 센터 구멍의 실제 단면 형상을 그리지 않고 규격 번호와 호칭만으로 나타내는 방법이다.
호칭은 '형식 d/D' 순서로 읽는다. 여기서 A는 형식, 4는 드릴 구멍 지름 d=4mm, 8.5는 카운터싱크 구멍 지름 D=8.5mm를 뜻한다.
형식은 R형(곡선형)·A형(모따기 없음)·B형(모따기 있음)으로 나뉜다. 출제 당시 기준의 표기이다.

구름베어링 호칭번호의 뒤 두 자리가 안지름 번호이다. 안지름 번호 00은 10 mm, 01은 12 mm, 02는 15 mm, 03은 17 mm이고, 04부터는 번호에 5를 곱한 값이다. 6301의 안지름 번호는 01이므로 안지름은 12 mm이다.

겹판 스프링은 스프링판이 수평이 되는 하중이 걸린 사용 상태를 기준으로 도면에 그리는 것이 원칙이다.
접시 스프링, 벌류트 스프링, 스파이럴 스프링은 각각 무하중 상태를 기준으로 그려 형상을 나타낸다.

그림 기호는 화살표 실선 위에 원(○) 모양의 보조기호가 표시된 형태로, KS 용접기호에서 원 모양은 심(seam) 용접을 나타낸다. 점 용접은 원이 아닌 렌즈형(양측 볼록) 기호로 표시되며, 플러그 용접은 사각형, 이면 용접은 반달 모양 기호로 구분된다.

평면도와 우측면도는 높이가 서로 다른 계단 모양을 나타내는데, 정면도에는 그 높이 차이를 보여 줄 가로선이 하나도 없이 세로선만 그려진 도면이 잘못된 투상도를 포함하고 있다.
그 도면의 평면도는 세로선과 가로선이 엇갈리게 들어가 세 구역으로 나뉘어 있고, 우측면도는 앞쪽이 낮고 뒤로 가면서 한 단씩 높아지는 계단을 보여 준다. 즉 이 물체는 서로 다른 세 가지 높이를 가진 계단형이다.
그렇다면 정면도에도 각 단의 윗면 모서리가 높이마다 가로선으로 나타나야 한다. 보이면 굵은 실선, 가려지면 파선이다. 그런데 해당 정면도는 바깥 직사각형 안에 세로선만 있어서 평면도·우측면도가 말하는 높이 차이를 전혀 담지 못한다.
제3각법에서는 정면도와 평면도는 좌우 폭이, 정면도와 우측면도는 높이가 서로 맞아야 한다. 한 투상도에만 나타나고 다른 투상도에 대응하는 선이 없는 도면은 성립하지 않는다.

애드미럴티 황동은 7:3 황동에 Sn을 약 1% 첨가한 합금이다. 전연성과 내식성이 좋아 증발기, 열교환기, 복수기의 관이나 판에 사용된다. 네이벌 황동은 6:4 황동에 Sn을 약 1% 첨가한 합금이다.

18-8형 스테인리스강은 Fe-Cr 18%-Ni 8%의 합금 조성으로 오스테나이트계 구조를 가지며 비자성체라는 특징이 모두 정확하다. 그러나 4번은 틀렸는데, 탄소 함량 증가는 오스테나이트 안정성을 해치고 크롬 카바이드(Cr₂₃C₆) 석출을 촉진하여 입계 부식(피팅 부식)을 오히려 악화시키기 때문이다. 피팅 부식을 방지하려면 탄소를 최소화하고(저탄소강 사용), 몰리브덴(Mo) 같은 합금원소를 첨가하는 것이 올바른 방법이다.

가단주철은 파면 분류가 아니라 열처리 방법에 따른 분류다. 주철을 파면에 따라 분류하면 회주철(회색 파면, 흑연이 편상)·반주철(중간 정도의 회색)·백주철(밝은 파면, 시멘타이트 존재)로 나뉘는데, 가단주철은 백주철을 열처리하여 만드는 제품이므로 파면 분류에 포함되지 않는다.

풀림(어닐링)은 금속을 가열한 후 천천히 냉각하는 열처리로, 조직의 균질화, 냉간 가공성 향상, 잔류 응력 제거 등을 목적으로 한다. 반면 재질의 경화는 담금질(퀜칭)의 목적으로, 금속을 고온에서 급냉하여 경도를 높이는 열처리이므로 풀림의 목적과는 오히려 반대이다. 풀림은 경화된 재료를 연화시켜 가공성을 개선하는 공정이므로, 재질을 경화하려는 것은 풀림의 목적과 가장 거리가 멀다.

열가소성 재료의 유동성을 측정하는 표준 시험방법은 멜트 인덱스(Melt Index, MI) 시험이다. 멜트 인덱스는 일정한 온도와 하중 조건에서 열가소성 수지가 다이를 통해 흘러나오는 양을 측정하여 유동성을 평가하며, ISO 1133 등 국제표준으로 규정되어 있다. 뉴턴 인덱스법은 실제 표준 시험방법이 아니고, 캐스팅 인덱스법도 열가소성 유동성 측정의 표준방법이 아니며, 샤르피 시험법은 재료의 충격강도를 측정하는 시험이므로 유동성과 무관하다.

0.4%C 탄소강은 아공석강이므로 950℃(A3선 이상)에서 오스테나이트가 된다. 이를 서서히 냉각하면(완전풀림) 초석 페라이트가 먼저 석출되고 남은 오스테나이트가 공석변태를 거친다. 그 결과 상온 조직은 페라이트 + 펄라이트가 된다.

다공질(多孔質) 재료에 윤활유를 흡수시켜 별도의 급유 없이도 계속 윤활이 유지되는 베어링 합금을 오일라이트라 한다.
켈밋은 구리-납계 베어링 합금, 하이드로날륨은 내식성 알루미늄 합금으로, 다공질 함유식 윤활 구조와는 원리가 다르다.

위디아(독일), 탕갈로이(일본), 카보로이(미국)는 WC 분말을 Co로 소결한 소결 초경합금의 상품명이다. 코비탈륨은 Y합금에 Ti·Cu 등을 첨가한 내열 알루미늄 합금이므로 소결경질합금이 아니다.

플래티나이트는 Fe에 Ni 약 42~48%를 넣은 합금이다. 열팽창계수가 유리·백금과 비슷해 전구 도입선에서 백금선 대용으로 쓰인다. 콘스탄탄·백동·모넬메탈은 Cu-Ni계 합금이다.

순철의 변태 온도에서 α-Fe(페라이트)이 γ-Fe(오스테나이트)로 변화하는 것은 A₃ 변태이다. 순철의 주요 변태는 A₁(약 727°C, 펄라이트 형성), A₃(약 910°C, α→γ 변태), A₄(약 1394°C, γ→δ 변태)이며, A₂는 자성 변태(큐리점, 약 770°C)로 결정구조 변화가 아니다. α-Fe에서 γ-Fe로의 구조 변화는 체심입방에서 면심입방으로의 전환이며, 이것이 A₃ 변태의 정의이다.

브레이크 용량은 단위 면적당 제동 동력인 $\mu pv=\frac{H}{A}$이다($H=\mu P v$, $A=bl$).
$\mu pv=\frac{5500}{0.08\times0.02}=\frac{5500}{0.0016}=3.44\times10^{6}\,\text{Pa·m/s}$
따라서 브레이크 용량은 약 3.4 MPa·m/s이다.

엔드 저널의 하중식은 $P = p \cdot d \cdot l$이며, $l = 1.5d$이므로 $P = p \cdot d \cdot 1.5d = 1.5 p d^2$이다. 이를 $d$에 대해 정리하면 $d = \sqrt{\dfrac{P}{1.5p}}$이고, 대입하면 $d = \sqrt{\dfrac{45000}{1.5 \times 5}} = \sqrt{6000} \approx 77.5\text{mm}$이다. 따라서 77.5mm가 정답이다.

언더컷을 방지하려면 이 높이(어덴덤)를 낮추고 압력각을 크게 해야 한다.
언더컷은 압력각이 작고 잇수가 적을 때 상대 기어의 이끝이 피니언의 이뿌리를 파고들어 발생하는 현상이다. 압력각을 크게 하면 언더컷이 생기지 않는 최소 잇수가 줄어들고, 이 높이를 낮추면 물림선이 기초원 안쪽으로 들어가는 정도가 줄어 언더컷 위험이 낮아진다.

키의 전단강도로 전달할 수 있는 토크는 $T=\tau_a b l\frac{d}{2}$이고, 동력은 $H=T\omega$이다.
$T=40\times10^6\times0.028\times0.3\times0.055=18{,}480\,\text{N·m}$
$H=18{,}480\times\frac{2\pi\times1500}{60}=18{,}480\times157.08\approx2{,}903\times10^3\,\text{W}$
따라서 최대 전달 동력은 약 2,903 kW이다.

동력 공식 $P = (T_t - T_s) \times v$를 이용하여 풀이한다. 여기서 $P$는 동력(W), $T_t$는 긴장측 장력(N), $T_s$는 이완측 장력(N), $v$는 벨트 속도(m/s)이다.
주어진 조건은 $P = 15 \text{ kW} = 15000 \text{ W}$, $v = 8 \text{ m/s}$, $T_t = 3T_s$이다.
동력 공식에 $T_t = 3T_s$를 대입하면 $15000 = (3T_s - T_s) \times 8 = 2T_s \times 8$이므로 $15000 = 16T_s$이다.
따라서 $T_s = \frac{15000}{16} = 937.5 \text{ N} \approx 938 \text{ N}$이다.

먼지·모래가 나사산 사이에 들어가도 작동에 지장이 적어 전구 소켓, 호스 이음부 등에 쓰이는 나사는 둥근나사이다.
둥근나사는 나사산과 골이 둥글게 되어 있어 이물질이 끼어도 나사면끼리의 접촉이 완만하게 유지된다. 이 때문에 먼지·모래에 자주 노출되는 전구와 소켓의 결합부, 호스 이음부와 같은 환경에 적합하다.

축을 형상에 따라 분류할 때 차축은 형상이 아니라 사용 목적에 따른 분류에 해당한다.
직선축, 크랭크축, 유연성축(플렉시블축)은 축의 겉모양(형상)에 따른 분류이고, 차축은 동력을 전달하지 않고 하중만 지지하는 용도에 따라 구분되는 명칭이다.

단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}(0.1^2 - 0.05^2) = 5.890 \times 10^{-3}\,\text{m}^2$이다.
응력은 $\sigma = \dfrac{P}{A} = \dfrac{100 \times 10^3}{5.890 \times 10^{-3}} \approx 16.98\,\text{MPa}$이다.
따라서 변형률은 $\varepsilon = \dfrac{\sigma}{E} = \dfrac{16.98 \times 10^6}{120 \times 10^9} \approx 1.415 \times 10^{-4}$이다.

용접이음의 단점을 검토하면, 1번 내부 결함 검사의 어려움, 3번 기능자 숙련도에 따른 강도 편차, 4번 잔류응력 발생은 모두 용접이음의 대표적인 단점이다. 반면 2번은 용접이음의 장점에 해당하는데, 용접은 간단한 공정으로 빠르게 시공할 수 있어 다른 이음 방법(나사못, 리벳 등)에 비해 오히려 공정이 적은 편이며 능률이 높다는 점이 특징이다.

고무 스프링은 저온에서 방진 능력이 떨어지는 것이 일반적 특성이므로, 이 설명은 옳지 않다.
고무는 온도가 낮아지면 탄성이 저하되고 경화되어 저온에서는 방진·완충 성능이 크게 떨어진다. 따라서 -10℃ 이하의 저온저장고와 같은 환경에는 오히려 부적합하다.
여러 방향 하중에 대한 방진·감쇠가 하나의 고무로 가능하고 형상을 자유롭게 선택할 수 있어 방진·방음 효과가 우수하다는 설명은 고무 스프링의 옳은 특징이다.

OCR(Optical Character Recognition)은 광학 문자 인식 기술로, 인쇄되거나 손으로 쓴 문자를 광학 스캐너로 읽어 디지털 텍스트로 변환하는 입력장치다. 문항에서 설명한 "미리 정해진 내용의 문자나 숫자를 인식하고 사람의 글씨 또는 인쇄된 문자를 스캔하여 컴퓨터가 인식"하는 과정이 정확히 OCR의 작동 원리다.
CRT는 출력장치(음극선관)다.
MICR은 자기잉크 문자 인식으로 주로 수표 처리에 사용된다.
OMR은 마크시트 같은 특정 위치의 표시만 인식하므로 일반 문자 인식과는 다르다.

원뿔면을 하나의 평면으로 자르면 자르는 각도에 따라 원·타원·포물선·쌍곡선이 모두 나타난다. 그래서 이 넷을 통틀어 원뿔곡선이라 부른다.
절단면이 원뿔의 축에 수직이면 잘린 자리는 원이고, 축에 기울었더라도 모든 모선을 다 자르면 닫힌 곡선인 타원이 된다.
절단면이 모선과 평행하면 곡선이 닫히지 못하고 한쪽으로 열려 포물선이 되며, 절단면이 축과 평행해 맞꼭지 원뿔까지 자르면 두 갈래로 갈라진 쌍곡선이 된다.

NC 데이터로 가공하기 쉬운 모델링 방식은 서피스 모델링이다.
서피스 모델링은 곡면의 기하 정보를 명확히 정의하므로 공구 경로 계산에 필요한 표면 형상을 정확히 얻을 수 있다. 와이어 프레임 모델링은 점과 선만으로 구성되어 면의 정보가 없어 NC 가공에는 부적합하다.

타원 $\frac{x^2}{2}+\frac{y^2}{3}=1$에서 $a^2=2, b^2=3$이므로, 기울기 $m$인 접선의 공식 $y=mx\pm\sqrt{a^2m^2+b^2}$에 m=1을 대입하면 $y=x\pm\sqrt{2\cdot1^2+3}=x\pm\sqrt{5}$가 된다.

기본적인 2차원 동차좌표변환에 해당하지 않는 것은 압출(extrusion)이다.
이동, 회전, 반사는 2차원 평면 위의 점을 다른 위치로 옮기는 동차좌표변환의 기본 요소이다. 압출은 2차원 단면을 두께 방향으로 밀어내 3차원 형상을 만드는 조작으로 2차원 좌표변환과는 성격이 다르다.

각 직선의 기울기를 구해 절대값을 비교한다. 절대값을 비교하면 1 < 0.5 < 3 < 5이므로 x축 절편이 3, y축 절편이 15인 직선의 기울기 절대값 5가 가장 크다.
수평축에서 135도 기울어진 직선: 수평축(x축)에서 135도 기울어진 직선의 기울기는
$\tan(135°) = -1$
이므로 절대값은 1이다.
x축 절편 3, y축 절편 15인 직선: 점 (3,0)과 (0,15)를 지나고, 기울기는
$\frac{15-0}{0-3} = -5$
이므로 절대값은 5이다. 점 (10,10)과 (25,55)를 지나는 직선: 기울기는
$\frac{55-10}{25-10} = \frac{45}{15} = 3$
이고 절대값은 3이다. 4y=2x+7인 직선: $y = \frac{1}{2}x + \frac{7}{4}$이므로 기울기는 1/2이고 절대값은 0.5이다.

래스터 스캔 방식은 화면을 수평선(라인)으로 나누어 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 순차적으로 주사하며 출력하는 방식이다. 정전식 플로터(1번), 레이저 프린터(2번), 잉크젯 플로터(3번)는 모두 래스터 스캔 방식으로 작동하여 픽셀 단위의 이미지를 출력한다. 반면 평판 플로터(4번)는 벡터 방식으로 운영되며, 펜이 X-Y 좌표축을 따라 직접 이동하면서 선을 그어 도형과 글자를 출력하기 때문에 래스터 스캔 방식이 아니다.

실제 형상의 크기는 바뀌지 않고 화면상 이미지만 확대·축소되는 조작은 Zooming이다.
Panning은 화면을 이동시키는 조작이고, Clipping은 표시 영역을 잘라내는 기능이며, Grouping은 객체를 하나로 묶는 기능이다. 이들과 달리 Zooming은 모델의 기하학적 크기는 그대로 두고 시각적 배율만 바꾼다.

세 표현 방식의 메모리 요구량은 일반적으로 Voxel > B-rep > CSG 순이다.
CSG는 기본 형상과 불리언 연산 트리만 저장하므로 메모리 사용이 가장 적다. B-rep은 경계면의 위상·기하 정보를 모두 저장해 CSG보다 크고, Voxel은 3차원 공간 전체를 격자로 채워 표현하므로 메모리 요구량이 가장 크다.

Knot 벡터는 B-spline 곡선에서만 사용되는 매개변수로, 각 제어점의 영향 범위를 정의하여 국부적 제어를 가능하게 한다. B-spline의 knot 벡터를 조정하면 특정 구간에서만 곡선을 변형할 수 있어 국부적 변형이 용이하다.
Bezier 곡선은 knot 벡터 개념이 없고 모든 제어점이 전역적으로 영향을 미치므로 한 점의 변형이 전체 곡선에 영향을 준다.
Ferguson 곡선은 시작점·종료점과 접선벡터로 정의되는 Hermite 곡선 형태로 knot 벡터를 사용하지 않는다.
음함수 곡선은 F(x,y)=0 형태로 완전히 다른 표현 방식이다.

B-spline 곡선을 비균일(non-uniform)하게 확장해 다양한 변형이 가능한 곡선은 NURBS 곡선이다.
NURBS는 가중치와 비균일 매듭 벡터를 이용해 원, 타원 등 원뿔곡선까지 정확히 표현할 수 있어 CAD 시스템에서 표준으로 널리 쓰인다.

3D CAD 데이터를 기반으로 부품을 설계하고 조립체를 생성하여 실제 제작 전에 컴퓨터상에서 레이아웃, 조립성, 간섭 등을 평가하는 기법이 Digital Mock-up(DMU)이다. Rapid prototyping은 실제 물리적 시제품을 빠르게 제작하는 기법이고, Part programming은 CNC 공구경로 작성, Reverse engineering은 기존 제품을 역설계하는 것으로 모두 다른 개념이다.

CAD 소프트웨어의 가장 기본적인 역할은 기하 형상의 정의이다.
해석 결과의 가시화, 유한요소 모델링, 설계 최적화는 CAD로 정의된 형상 데이터를 바탕으로 이루어지는 후속·응용 작업이며, 이를 위한 선행 단계로 형상 자체를 수학적으로 정의하는 것이 CAD의 근본 기능이다.

원추곡선 방정식 $f(x,y) = ax^2 + bxy + cy^2 + dx + ey + g = 0$은 계수 $a, b, c, d, e, g$ 6개를 갖지만, 양변을 0이 아닌 계수로 나누어 정규화하면 실제 독립적인 미지수는 5개가 된다. 따라서 곡선을 유일하게 결정하기 위해서는 5개의 구속조건(점 또는 조건)이 필요하다.

반지름 3에서 6으로 변환되므로 배율(scale factor)=2이다. 중심점은 (6,7)에서 (8,4)로 이동해야 하므로, 먼저 원점 기준으로 2배 확대한 후 평행이동을 적용한다.
중심 (6,7)을 2배 하면 (12,14)가 되고, 이를 (8,4)로 옮기려면 x축으로 -4, y축으로 -10 이동해야 한다. 즉 변환행렬은
$\begin{bmatrix}2&0&-4\\0&2&-10\\0&0&1\end{bmatrix}$
형태가 되어야 한다.

( A )에 들어갈 것은 보조 기억 장치다. 컴퓨터의 5대 요소는 입력·기억·연산·제어·출력 장치이고, 기억 장치는 다시 주기억 장치와 보조 기억 장치로 나뉜다.
그림에서 중앙처리장치(CPU)로 묶인 큰 상자 안에는 제어 장치, 주기억 장치, 논리·연산 장치가 들어 있고, 왼쪽의 입력 장치와 오른쪽의 출력 장치가 주기억 장치와 실선 화살표로 연결되어 있다. 제어 장치에서 좌우로 뻗는 가로 점선은 제어 신호의 흐름이다.
( A )는 CPU 바깥 위쪽에 놓여 주기억 장치와 화살표를 주고받는 자리다. 주기억 장치의 용량 한계와 휘발성을 보완해 프로그램과 자료를 대량으로 오래 보관하는 것이 바로 이 자리의 역할이다.
인터페이스는 장치 사이를 접속하는 규격이고, 부호기는 입력 신호를 코드로 바꾸는 논리 회로이며, 마이크로프로세서는 제어·연산 기능을 한 칩에 담은 CPU 자체이므로, 5대 요소 가운데 기억 장치가 놓이는 이 칸에는 들어갈 수 없다.

베지어 곡선은 조정점 하나를 수정하면 곡선 전체의 모양이 바뀌므로 국부적인 조정이 불가능하다. 국부 조정이 가능한 것은 B-spline 곡선의 특징이다. 곡선은 시작점과 끝점을 통과하고, 양 끝의 접선은 조정 다각형의 첫 선분과 마지막 선분 방향과 같으며, 꼭짓점 순서를 뒤집어도 같은 곡선이 생성된다.

점, 직선, 곡선만으로 3차원 형상을 표현하는 방식은 와이어 프레임 모델링이다.
와이어 프레임은 면 정보 없이 모서리(edge)만으로 형상을 나타내므로 데이터량이 적고 처리 속도는 빠르지만 은선 제거나 물리적 성질 계산은 할 수 없다. 서피스 모델링은 면(곡면) 정보를 포함하므로 이 설명에 해당하지 않는다.

Polyhedron은 다면체라는 의미의 기하학적 개념으로서, 데이터 자료구조의 이름이 아니라 다면체 형상 자체를 지칭하는 용어이다. 따라서 솔리드 모델의 저장 구조를 설명할 때 자료구조 종류로 분류되지 않는다.
솔리드 모델링에서 3차원 형상을 표현하는 데이터 자료구조는 CSG(Constructive Solid Geometry) 트리 구조, half-edge 데이터 구조, winged-edge 데이터 구조 등이 대표적이다. 이들은 모두 솔리드 모델의 위상 및 기하 정보를 효율적으로 저장하는 표준화된 구조들이다.

B-rep은 모든 면의 정보를 명시적으로 보유하므로 표면적 계산이 매우 용이하다(각 면의 넓이를 직접 합산 가능). 따라서 "표면적 계산이 어렵다"는 B-rep 모델링의 특성이 아니다.
B-rep(경계 표현) 모델링은 물체의 경계 면(면, 모서리, 꼭짓점)으로 형상을 정의하는 방식으로, 나머지 보기는 모두 B-rep의 특성이다.
화면 재생시간이 적게 소요된다(렌더링 효율).
2D 투영도(3면도, 투시도, 전개도) 작성이 용이하다.
표준 형식(STEP, IGES)을 통해 데이터 교환이 쉽다.