[기계설계산업기사 필기] 18년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

우연 오차는 원인을 특정할 수 없는 불규칙한 오차로, 반복 측정으로 그 영향을 통계적으로 줄일 수는 있어도 계통 오차처럼 보정하여 제거할 수는 없다.
기기 오차는 측정기 구조에서 발생하는 오차라는 설명은 맞다.
계통 오차는 일정한 원인으로 생기는 오차라는 설명은 맞다.
개인 오차는 측정자의 부주의로 생기며 주의와 보정으로 줄일 수 있다는 설명도 맞다.

선반작업의 절삭속도는 가공물의 경도, 바이트(공구)의 경도, 절삭유 사용 여부 등 절삭 조건에 따라 결정되며, 베드의 형상은 절삭속도 결정과 직접적인 관련이 없다.
베드는 주축과 왕복대를 지지하는 구조 부재로, 강성·정밀도에는 영향을 주지만 절삭속도 산정 요소는 아니다.

센터 펀치의 선단각은 일반적으로 60~90도로 만들어 사용하므로, 선단을 45도 이하로 한다는 설명은 틀렸다.
선단각이 지나치게 작으면 펀치 끝이 약해져 쉽게 무디어지고, 정확한 위치 표시도 어려워진다.
드릴 구멍 뚫을 자리 표시용으로 쓰인다는 설명은 맞다.
목표물에 수직으로 펀칭한다는 설명도 맞다.
공작물보다 경도가 높은 재질을 쓴다는 설명도 맞다.

절삭공구 재료는 가공재료와 화학적 친화력이 작아야 구성인선 등의 부착을 막을 수 있으므로, 친화력이 커야 한다는 설명은 틀렸다.
조형성, 내마모성, 고온경도가 커야 한다는 설명은 모두 절삭공구 재료의 실제 요구 조건이다.

나사 절삭 사이클의 준비기능 코드는 G92이다. G92는 스핀들 속도와 이송 속도의 관계를 일정하게 유지하면서 나사를 절삭하는 사이클로, 피치가 일정한 나사 가공에 사용된다. G02는 시계 방향 원호 보간, G28은 기준점 복귀, G70은 정밀 절삭 사이클로 각각 다른 기능을 수행하므로 나사 절삭 사이클 코드는 아니다.

전해가공에서는 가공물을 양극(+), 공구 전극을 음극(-)으로 연결하므로, 전극을 양극에 가공물을 음극에 연결한다는 설명은 반대로 되어 틀렸다.
양극인 가공물 표면이 전기화학적으로 용해되면서 공구 전극의 형상대로 가공이 이루어진다.
경도·인성이 큰 재료도 전기화학적 용해 방식이므로 가공능률이 높다는 설명은 맞다.
기계적 힘이나 열 작용이 없어 금속학적 결함이 생기지 않는다는 설명도 맞다.
공구 자국이나 버 없이 복잡한 3차원 형상을 가공할 수 있다는 설명도 맞다.

플런지 컷형 연삭은 숫돌을 축 방향으로 이송하지 않고 반지름 방향으로만 전진시켜 공작물을 가공하는 방식이다.
테이블 왕복형과 연삭숫돌 왕복형은 숫돌 또는 테이블이 축 방향(길이 방향)으로 왕복하며 가공하는 트래버스 연삭 방식이라 반지름 방향 이송만으로 가공하는 방식과 구분된다.
유성형은 공작물이 고정된 상태에서 숫돌이 내면을 선회하며 가공하는 내면 연삭 방식으로, 이 문제의 조건과는 다른 방식이다.

리드(lead)는 나사를 1회전시켰을 때 나사산이 축 방향으로 이동한 거리를 말한다.
피치(pitch)는 인접한 나사산 사이의 축 방향 거리이며, 1줄 나사에서는 리드와 피치가 같지만 다줄 나사에서는 리드가 피치의 줄 수 배가 되므로 서로 구별되는 개념이다.

리머 가공은 드릴 가공보다 절삭속도를 느리게, 이송은 크게 주는 것이 일반적이므로, 절삭속도를 빠르게 하고 이송을 적게 한다는 설명은 실제와 반대다.
드릴로 뚫은 구멍을 정확한 치수로 다듬질하는 것이 리머의 기본 용도이며, 절삭속도가 느리면 공구 수명은 늘지만 작업 능률은 떨어지고, 반대로 절삭속도가 너무 빠르면 랜드부 마모가 심해져 수명이 단축된다는 설명은 모두 타당하다.

스위치를 끌 때는 부하를 줄인 상태에서 꺼야 하며, 부하를 크게 한 채로 스위치를 차단하면 급격한 전류 변화와 아크로 인해 스위치와 기계에 무리가 간다.
물기 없는 손으로 조작하는 것, 정전 시 즉시 스위치를 끄는 것, 시동 전 작업자에게 알리는 것은 모두 감전·오작동 사고를 막기 위한 타당한 유의사항이다.

테이블 이송속도는 커터 회전수와 날당 이송, 날 수를 곱해 구하며, 회전수는 절삭속도로부터 먼저 계산한다.
회전수는 $n = \dfrac{1000V}{\pi D} = \dfrac{1000 \times 30}{\pi \times 40} \approx 238.7\ \mathrm{rpm}$이다.
이송속도는 $f = f_z \times z \times n = 0.2 \times 6 \times 238.7 \approx 286\ \mathrm{mm/min}$으로 계산된다.

다축 드릴링 머신은 1대의 드릴링 머신에 여러 개의 스핀들을 설치해 한 번의 작업으로 여러 구멍을 동시에 가공할 수 있는 기계다.
다두 드릴링 머신은 여러 개의 헤드(주축대) 자체가 별도로 배치되어 서로 다른 공정을 순차적으로 처리하는 방식이라는 점에서 하나의 헤드에 다축이 모여 있는 구조와 차이가 있고, 탁상·레이디얼 드릴링 머신은 스핀들이 하나뿐이다.

래핑은 랩제와 랩 공구를 이용한 정밀 입자 가공으로, 작업 중 랩제와 미세 절삭분이 비산하므로 분진이나 이물질이 발생하지 않는 깨끗한 작업환경이라는 설명은 사실과 다르다.
가공면의 내마모성이 좋고 정밀도가 높은 제품을 얻을 수 있다는 점, 가공면에 랩제가 잔류하기 쉬워 사용 중 마모를 촉진할 수 있다는 점은 래핑의 일반적인 특징으로 타당하다.

절삭공구의 여유면(측면)이 가공면과 마찰하면서 절삭날에 평행하게 닳아가는 현상을 플랭크 마모(flank wear)라 한다.
크레이터 마모는 칩이 흘러가는 경사면이 오목하게 파이는 마모이고, 치핑과 크랙은 날 끝이 조각나거나 갈라지는 급격한 파손 형태로 마찰에 의한 점진적 마모와는 성격이 다르다.

절삭 자취의 피치가 짧고 가공면이 깨끗한 것은 하향절삭(down milling)의 특징이며, 상향절삭은 커터 날이 얇은 두께에서 두꺼운 두께로 파고들어 가공면이 상대적으로 거칠고 절삭 자취도 크다.
상향절삭은 절삭력이 위쪽으로 작용해 가공물 고정이 불리하고, 날과 가공면의 미끄럼 마찰로 공구 수명이 짧아지며, 커터 회전 방향과 이송 방향이 반대여서 이송기구의 백래시가 자연스럽게 제거된다는 점은 모두 상향절삭의 타당한 특징이다.

수직 밀링 머신에서 테이블(table)이 새들 위에서 좌우(가로) 방향으로 이송한다.
새들은 니 위에서 앞뒤 방향으로, 니는 컬럼을 따라 상하 방향으로 이송하며, 컬럼은 기계의 몸체로서 각 이송 부분을 지지하는 역할을 하므로 좌우 이송과는 직접 관련이 없다.

나사 유효지름 측정에는 삼침법, 나사 마이크로미터, 투영기(공구현미경)를 이용한 측정 등이 쓰인다.
플러그 게이지는 구멍의 합격·불합격 여부를 판정하는 한계 게이지로 실제 치수값을 읽어내는 측정 방법이 아니므로 유효지름을 측정하는 방법에 해당하지 않는다.

가공시간 공식 $t = \dfrac{L \times i}{N \times f}$을 회전수 $N$에 대해 정리하면 $N = \dfrac{L \times i}{f \times t}$이다.
시간을 분 단위로 바꾸면 $t = 80\ \mathrm{s} = \dfrac{80}{60}\ \mathrm{min} \approx 1.333\ \mathrm{min}$이다.
대입하면 $N = \dfrac{80 \times 2}{0.25 \times 1.333} \approx 480\ \mathrm{rpm}$이 된다.

절삭유를 사용하면 공구와 가공물의 마찰열을 낮춰 공구 수명이 연장되고 구성인선 발생이 억제되며, 냉각 효과로 가공물의 열변형도 줄어든다.
이 과정에서 표면 거칠기 값은 낮아지는(개선되는) 방향으로 작용하므로, 표면 거칠기 값이 상승한다는 설명은 절삭유의 실제 효과와 반대다.

센터리스 연삭은 공작물을 센터로 지지하지 않고 받침판과 조정숫돌로 지지·회전시키면서 연삭숫돌로 가공하는 방식이므로 양센터는 필요하지 않다.
받침판은 공작물을 아래에서 받쳐주고, 조정숫돌은 공작물의 회전과 이송 속도를 조절하며, 연삭숫돌은 실제 절삭을 담당하는 필수 구성 요소다.

축의 실효 치수는 최대 실체 치수에 기하공차를 더한 값이므로 20.3mm이다.
축 치수가 ø20±0.1이므로 재료가 가장 많이 남는 상태인 최대 실체 치수는 최대 허용 치수 20.1mm이고, 기입틀은 데이텀 A에 대한 직각도 ø0.2Ⓜ(최대 실체 공차방식)이다.
실효 치수 = 20.1 + 0.2 = 20.3mm
축은 최대 실체 치수에 기하공차를 더하지만, 구멍이라면 최대 실체 치수가 최소 허용 치수이므로 거기서 기하공차를 빼야 실효 치수가 된다.

빗변 A가 1500mm이고 한 예각이 30°인 직각삼각형이므로 밑변 B는 약 1299mm가 된다.
그림에서 세로변은 750mm, 빗변 A는 1500mm이다. $\sin\theta = \dfrac{750}{1500} = 0.5$ 이므로 빗변과 밑변이 이루는 각이 30°임이 도면과 일치한다.
밑변은 $B = A\cos 30^\circ = 1500 \times 0.8660 = 1299\,\mathrm{mm}$
피타고라스 정리로 검산하면 $B = \sqrt{1500^2 - 750^2} = \sqrt{1687500} \fallingdotseq 1299\,\mathrm{mm}$ 로 같다.
나머지 값은 피타고라스 정리를 만족하지 않는다. 예컨대 밑변을 1131mm로 보면 빗변이 $\sqrt{1131^2 + 750^2} \fallingdotseq 1357\,\mathrm{mm}$ 가 되어 주어진 1500mm와 맞지 않는다. 세로변 750mm는 $A\sin 30^\circ$ 로 구한 값이므로 밑변과 혼동하지 않도록 한다.

호칭번호 6312 Z NR에서 안지름 번호 12는 안지름 60mm를 뜻하므로, 안지름이 312mm라는 설명이 틀렸다.
맨 앞의 6은 형식 기호로 단열 깊은 홈 볼베어링, 3은 치수(지름) 계열, 12는 안지름 번호다. 안지름 번호가 04 이상이면 번호에 5를 곱해 안지름을 구하므로 $12 \times 5 = 60\,\mathrm{mm}$ 가 된다.
뒤에 붙은 보조 기호는 Z가 한쪽 실드붙이, NR이 멈춤링(스냅링) 붙이를 나타낸다. 실드가 양쪽이면 ZZ로 적는다.

기하공차 중 평행도 공차는 기준(데이텀)에 대한 방향을 규제하는 자세공차에 속한다.
평면도, 원통도, 진원도 공차는 데이텀 없이 형체 자체의 모양만을 규제하는 모양공차(형상공차)로 분류되어 자세공차와 구분된다.

화살표 방향에서 본 투상도는 바깥 윤곽이 빈 곳 없는 직사각형이면서, 중간 높이를 가로지르는 가로 실선 한 줄과 왼쪽 1/4 위치의 세로 파선, 그리고 그 세로 파선의 아래끝에서 오른쪽 끝까지 이어지는 가로 파선을 함께 갖춘 그림이다.
입체도의 물체는 위층과 아래층이 계단처럼 어긋나게 겹친 블록으로, 윗면 뒤쪽에 사각 홈이 하나 파여 있고 아래쪽 오른편에도 단이 져 있다. 화살표는 긴 옆면을 마주 보는 방향이므로, 이 투상도에는 물체의 전체 길이가 가로, 전체 높이가 세로로 나타난다.
위층과 아래층이 만나는 경계면의 모서리는 눈에 보이므로 가로 실선으로, 앞면에 가려지는 뒤쪽 홈과 아래쪽 단의 모서리는 모두 파선(숨은선)으로 그려야 한다.
경계선을 세로 실선으로 그은 것이나, 숨은선의 위치·방향이 홈과 단의 자리와 맞지 않는 것은 이 방향의 투상이 될 수 없다.

구멍 기준식에서 H는 최소 허용치수가 기준선(0)과 같은 기준 구멍을 나타내고, g는 h보다 축이 다소 작게 관리되는 틈새 계열의 축 공차역 기호다.
따라서 ø20 H6/g5는 구멍과 축 사이에 항상 틈새가 존재하는 헐거운 끼워맞춤에 해당한다.

탄소 공구강 강재는 KS 기호로 STC로 표시한다.
나머지 보기는 탄소 공구강과 무관한 기호로, SPP는 배관용 탄소강관, SWS는 용접구조용 압연강재를 뜻하며 SBHG는 강판류에 붙는 기호다.

표시 맨 앞의 L은 왼나사를 뜻하므로 감김방향이 오른쪽이라는 설명이 틀렸다. 오른나사는 기호를 붙이지 않는 것이 원칙이고, 구별이 필요할 때만 R(오른)로 적는다.
이어지는 2N은 줄 수가 2줄임을, M10은 나사의 종류가 미터나사이고 호칭지름(바깥지름)이 10mm임을 나타낸다.
끝의 6H/6g는 나사의 등급으로, 대문자로 쓴 6H가 암나사 등급, 소문자로 쓴 6g가 수나사 등급이다.

우측면도의 바깥 윤곽이 빈 곳 없는 직사각형이고, 보스와 계단의 자리가 파선으로 바르게 들어간 3면 세트가 옳다.
입체도의 물체는 얇은 밑판 위에 왼쪽으로 ㄱ자로 꺾인 높은 벽이 서 있고, 밑판의 뒤쪽 오른쪽 끝 모서리에 작은 사각 보스가 얹힌 형태다. 밑판은 앞쪽 왼편이 잘려 나가 있어 평면도에서 왼쪽 아래가 파인 계단 모양이 된다.
정면도에는 왼쪽의 높은 벽과 오른쪽의 낮은 밑판, 그리고 밑판 오른쪽 끝에 붙은 보스가 계단 윤곽으로 나타난다. 우측면도는 오른쪽에서 볼 때 ㄱ자 벽이 앞뒤 깊이 전체를 가로막으므로 윤곽이 온전한 직사각형이 되고, 보스에 가려지는 밑판 윗면 모서리와 평면도 계단의 경계선은 보이지 않아 파선이 된다.
우측면도의 바깥 윤곽에 계단(빈 곳)이 생긴 것은 뒤에 서 있는 벽의 높이를 반영하지 못한 그림이다.
보스 뒤쪽으로 이어지는 밑판 윗면 모서리를 파선으로 잇지 않았거나, 숨은선이어야 할 세로선을 실선으로 그린 것도 옳지 않다.

경사면에 평행한 별도의 투상면을 설정해 경사면의 실제 모양을 나타내는 투상도를 보조 투상도라 한다.
회전 투상도는 각도를 가진 부분을 회전시켜 실제 길이로 나타내는 방법이고, 전개 투상도는 판재를 펼친 모양을, 부분 투상도는 필요한 부분만 국부적으로 나타내는 방법이라 경사면 전용 투상면을 세우는 이 문제의 설명과는 다르다.

도면의 큰 지름 50mm, 작은 지름 47.5mm, 테이퍼 길이 50mm를 대입하면 테이퍼 값은 1/20이다.
테이퍼는 축선 방향 길이에 대한 지름 차의 비로 정의된다.
$\text{테이퍼} = \dfrac{D-d}{L}$
대입하면 $\dfrac{50-47.5}{50} = \dfrac{2.5}{50} = \dfrac{1}{20}$ 이 된다.
한쪽 면만의 기울기(구배)는 이 값의 절반인 1/40이므로, 지름 차로 계산하는 테이퍼와 혼동하지 않도록 한다.

기입틀 맨 앞의 기호 //는 평행도 공차를 뜻하므로, 공차의 종류가 평면도 공차라는 설명이 틀렸다. 평면도 공차의 기호는 평행사변형 모양이다.
가운데 칸에 위아래로 나뉘어 적힌 두 값은 같은 항목에 대한 두 가지 공차로, 위의 0.05는 전체 길이에 대한 값이고 아래의 0.011/200은 임의의 200mm 길이마다 적용되는 제한된 길이의 값이다.
맨 끝 칸의 A는 이 평행도가 기준으로 삼는 데이텀을 지시하는 문자기호다.

지름이 같은 두 원통이 직각으로 만나면 상관선은 곡선이 아니라 교차각을 이등분하는 두 직선, 즉 X자 모양으로 나타난다.
두 원통의 지름이 같으면 두 곡면이 만나는 교선이 두 개의 평면 위에 그대로 놓이게 되고, 두 축을 포함하는 방향에서 본 투상에서는 그 평면들이 직선으로 보이기 때문이다.
지름이 서로 다를 때라야 상관선이 큰 원통 쪽으로 휘는 곡선으로 나타난다. 따라서 안쪽으로 오목한 원호로 그린 것, 상관선을 아예 긋지 않은 것, 원통의 경계선만 세로로 그은 것은 옳지 않다.

복렬 깊은 홈 볼 베어링은 간략 도시에서 베어링 윤곽선 안 축선 위에 십자(+) 표시를 나란히 두 개 그려 나타낸다.
구름 베어링의 간략 도시에서 십자(+)는 깊은 홈(레이디얼) 볼 베어링의 요소 기호이고, 요소 기호의 개수가 곧 볼의 줄 수를 뜻한다. 십자 하나면 단열, 둘이면 복렬이다.
십자가 아니라 기울어진 선이 Λ자나 V자 모양으로 그려진 것들은 접촉각을 가진 앵귤러 볼 베어링·자동조심 계열의 기호이므로, 깊은 홈 복렬 베어링의 표기가 될 수 없다.

3면 세트 가운데 평면도에 숨은선(파선)이 들어가고, 우측면도의 경사선이 오른쪽으로 갈수록 높아지는 그림이 옳다.
입체도의 물체는 직육면체를 바탕으로 윗면 왼쪽에 세로 방향의 사각 홈(단)이 파이고, 오른쪽 위 모서리가 큰 경사면으로 잘려 있으며, 앞쪽 아래에도 계단이 있는 형태다.
경사면은 뒤쪽이 높고 앞쪽이 낮으므로, 정면도에서는 오른쪽 위 모서리를 비스듬히 자르는 사선으로 나타나고, 왼쪽이 앞쪽인 우측면도에서는 오른쪽으로 올라가는 사선으로 나타난다.
우측면도의 사선이 반대로 기울어진 것은 경사면의 앞뒤 높낮이를 거꾸로 그린 것이다.
우측면도에 경사면의 사선이 아예 없는 것, 평면도에서 가려진 홈의 모서리까지 실선으로 그린 것도 옳지 않다.

지시선 끝의 기호가 원(○)이고 기준선의 실선 쪽에 놓여 있으므로, 화살표 쪽의 점(스폿) 용접을 지시한 것이다.
용접 기호에서 원은 점 용접을 뜻하고, 플러그(슬롯) 용접은 한쪽이 트인 사각형 계열의 기호로 따로 정해져 있다. 그림의 지시선 끝에는 원 하나만 그려져 있다.
기준선은 실선과 파선을 나란히 그어 쓰는데, 기호가 실선 쪽에 있으면 화살표가 가리키는 쪽, 파선 쪽에 있으면 그 반대쪽의 용접을 뜻한다. 그림에서는 파선이 아래에 있고 원은 위쪽 실선에 붙어 있다.

센터 구멍이 반드시 남아 있어야 하는 경우의 그림 기호는 축 끝 중심선 위에 그리는 화살촉 모양이다.
같은 계열의 기호에서 이 화살촉에 축선과 직각인 짧은 선을 하나 덧그으면 반대로 센터 구멍이 남아 있어서는 안 된다는 뜻이 된다. 선 하나 차이라 두 기호를 특히 주의해 구별해야 한다.
속을 칠한 삼각형이나, 중심선을 가로지르는 짧은 세로선 두 개만 그은 것은 센터 구멍을 지시하는 기호가 아니다. 기호 옆에는 KS A ISO 6411에 따른 센터 구멍의 호칭을 함께 적어 지시한다.

관용 평행 나사는 KS 나사 기호로 G로 표시한다.
Tr은 미터 사다리꼴 나사, E는 전구 나사, R은 관용 테이퍼 나사를 나타내는 기호로 관용 평행 나사와는 구분된다.

가상선은 가공 전후의 모양을 나타내거나 인접 부분을 참고로 표시할 때, 이동하는 부분의 위치나 반복되는 형상을 나타낼 때 사용한다.
대상의 일부를 생략하고 그 경계를 나타내는 데 쓰이는 선은 파단선이며, 이는 가상선의 용도에 해당하지 않는다.

방전가공(EDM)의 KS 가공방법 기호는 SPED로 표시하므로 이 조합이 옳다.
나머지 보기는 기호가 서로 어긋난 조합이다. 전해가공은 SPEC, 전해연삭은 SPEG, 초음파가공은 SPU로 표시하는 것이 KS 가공방법 기호의 짝이다.

"순금속에 비해 용융점이 높아진다"는 오류인데, 합금 원소 대부분은 철의 융점(약 1,538°C)을 낮추거나 크게 변화시키지 않으며, Ni, Co 등 일부만 약간 상승시킬 수 있고 Cr, Mo는 오히려 융점을 낮추는 경향을 보인다. 따라서 "합금으로 일반적으로 용융점이 높아진다"는 특징 있는 효과라고 보기 어렵다.
소성가공성 개선(예: Mn, Ni 첨가로 오스테나이트 안정화)이 가능하다.
결정립 미세화(예: V, Nb의 탄화물 석출)로 강인성이 향상된다.
고용강화(합금원소가 결정격자에 고용되어 강도 상승)가 표준적 효과다.

Ni-Cr강은 뜨임 시 특정 온도 구간에서 충격값이 급격히 떨어지는 뜨임취성이 나타나기 쉬운데, 이를 방지하기 위해 Mo(몰리브덴)을 소량 첨가한다.
이렇게 Mo을 추가한 강이 Ni-Cr-Mo강이며, Mn·Si·Cu는 뜨임취성 방지 목적의 첨가 원소로는 일반적으로 쓰이지 않는다.

비정질합금은 원자 배열에 결정 구조가 없어 결정립계가 존재하지 않으므로 가공경화 현상이 잘 일어나지 않는다는 점에서, 가공경화를 매우 잘 일으킨다는 설명은 사실과 다르다.
전기저항이 크고, 결정 방향에 따른 성질 차이(이방성)가 없이 균질하며, 원자 배열에 장거리 규칙성이 없다는 설명은 비정질합금의 타당한 특징이다.

철강 표면에 Al을 확산침투시켜 내산화성을 높이는 표면처리법을 칼로라이징이라 한다.
세라다이징은 Zn, 크로마이징은 Cr, 실리코나이징은 Si를 확산침투시키는 방법으로 침투 원소가 서로 다르다.

제시된 금속 중 텅스텐(W)의 용융점이 약 3,410℃로 가장 높다.
Pb, Bi, Sn은 모두 융점이 수백 ℃ 이내인 저융점 금속으로 텅스텐과 큰 차이가 있다.

철강 조직 중에서는 담금질로 얻어지는 마텐자이트가 가장 경도가 높다.
트루스타이트와 소르바이트는 마텐자이트를 뜨임할 때 뜨임 온도가 올라가면서 차례로 나타나는 조직이고, 펄라이트는 서랭 시 생기는 공석 조직이다. 경도는 마텐자이트 > 트루스타이트 > 소르바이트 > 펄라이트 순으로 낮아지고 인성은 그 반대로 좋아진다.

톰백, 문쯔메탈, 길딩메탈은 모두 Cu-Zn계 황동에 속하는 합금이다.
하이드로날륨은 Al-Mg계 합금으로 구리와 아연을 기본 성분으로 하지 않으므로 Cu+Zn계 합금이 아니다.

세라믹 공구는 주로 Al2O3(산화알루미늄)를 주성분으로 소결하여 만든다.
Cr2O3, MnO2, Cu3O는 세라믹 절삭공구의 주된 성분으로 쓰이지 않는다.

펄라이트는 α-Fe(페라이트)와 Fe3C(시멘타이트)가 층상으로 교대로 배열된 공석 조직이다.
따라서 펄라이트의 구성 조직은 $\alpha\text{-Fe} + \mathrm{Fe_3C}$로 나타낸다.

FRP는 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic)을 뜻하며, 유리섬유나 탄소섬유 등으로 플라스틱 기지를 강화한 복합재료다.
섬유로 금속이나 세라믹, 목재를 강화한 복합재료는 각각 다른 명칭으로 구분되어 FRP와는 다른 종류다.

회전축의 속도조절이나 정지는 클러치나 브레이크가 담당하는 기능으로, 스프링의 일반적인 용도와는 거리가 멀다.
스프링은 하중과 변형의 관계를 이용한 스프링 저울, 에너지를 저장했다가 동력으로 쓰는 용도, 진동·충격을 완화하는 완충 작용 등에 주로 사용된다.

코킹과 풀러링은 리벳 이음부의 판 사이 틈을 눌러 막아 기밀(누설 방지)을 좋게 하기 위한 후처리 작업이다.
코킹은 정으로 판 끝을 눌러 밀착시키는 작업이고, 풀러링은 넓은 날 끝의 공구로 이음면 전체를 눌러주는 작업으로 강도 보강이나 재료 절약이 주된 목적은 아니다.

두 축이 평행하지도 교차하지도 않는 엇갈린 축 사이에서 동력을 전달하며 자동차 차동기어장치의 감속 기어로 주로 쓰이는 것은 하이포이드 기어다.
스퍼 기어는 평행한 두 축, 스파이럴 베벨 기어는 교차하는 두 축, 래크와 피니언은 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 데 쓰여 이 문제의 조건과 맞지 않는다.

세 기어가 A—B—C로 차례로 외접해 있어도 가운데 B는 아이들 기어여서 속도비에는 영향을 주지 않으므로, C는 매분 5회전한다.
맞물린 기어의 회전수는 잇수에 반비례한다. $N_A Z_A = N_C Z_C$
대입하면 $N_C = N_A \times \dfrac{Z_A}{Z_C} = 10 \times \dfrac{20}{40} = 5\ \mathrm{rpm}$
중간 기어 B(잇수 10)는 A→B, B→C 두 관계식에서 서로 상쇄되므로 잇수가 얼마이든 결과는 같고, 외접이 두 번이라 A와 C의 회전 방향만 같아진다.

볼트·너트, 키·핀·코터, 리벳은 부품을 서로 고정하는 체결용 기계요소다.
클러치는 동력의 전달과 차단을 담당하는 동력전달용 기계요소로, 부품을 결합·고정하는 체결용 요소와는 기능이 다르다.

체인전동은 스프로킷의 잇수가 유한하기 때문에 회전 시 폴리곤 작용으로 인한 속도 변동이 발생해 진동과 소음이 생기기 쉬우며, 회전각의 전달 정확도가 완전히 균일하지는 않다.
따라서 진동과 소음이 없다는 설명은 체인전동의 실제 특성과 다르며, 미끄럼이 없는 일정한 속도비, 초기 장력 불필요로 인한 베어링 마멸 감소, 95% 이상의 높은 전동 효율은 체인전동의 타당한 특징이다.

키의 최소 길이는 전단과 압축 두 조건을 각각 계산해 더 큰 값을 취해야 한다.
축에 걸리는 접선력은 $F = \dfrac{2T}{d} = \dfrac{2 \times 2405000\,\mathrm{N\cdot mm}}{85\,\mathrm{mm}} \approx 56588\,\mathrm{N}$ 이다.
전단 조건: $l_1 = \dfrac{F}{\tau_a b} = \dfrac{56588}{68.7 \times 24} \approx 34.3\,\mathrm{mm}$
압축 조건(키 홈 깊이 h/2): $l_2 = \dfrac{F}{\sigma_a (h/2)} = \dfrac{56588}{147.2 \times 8} \approx 48.1\,\mathrm{mm}$
둘 중 더 큰 압축 조건이 지배하므로 키의 길이는 약 48.1mm 이상이어야 한다.

볼베어링의 수명은 기본정격하중과 실제 하중, 회전속도로부터 구하며, 볼베어링의 하중지수는 3을 사용한다.
정격수명(회전수)은 $L_{10} = \left(\dfrac{C}{P}\right)^3 \times 10^6 = \left(\dfrac{32}{2}\right)^3 \times 10^6 = 4096 \times 10^6\,\mathrm{rev}$ 이다.
이를 시간으로 환산하면 $L_h = \dfrac{L_{10}}{60n} = \dfrac{4096 \times 10^6}{60 \times 4000} \approx 17067\,\mathrm{h}$ 로, 이 베어링의 수명은 약 17,066시간 이다.

나사잭에서 필요한 레버 길이는 하중을 들어올리는 데 필요한 회전토크를 레버 끝 힘으로 나누어 구한다.
하중 5t은 $W = 5000\,\mathrm{kgf} \times 9.8 = 49000\,\mathrm{N}$ 이고, 사각나사의 리드각과 마찰각을 이용하면 토크는 $T = W\dfrac{d_e}{2}\cdot\dfrac{\mu\pi d_e + p}{\pi d_e - \mu p}$ 로 표현된다.
수치를 대입하면 $T \approx 49000\times\dfrac{63}{2}\times\dfrac{0.1\times\pi\times63+3}{\pi\times63-0.1\times3} \approx 1.78\times10^{5}\,\mathrm{N\cdot mm}$ 이다.
레버 유효길이는 $L=\dfrac{T}{P}=\dfrac{1.78\times10^{5}}{200}\approx 890\,\mathrm{mm}$ 이므로, 보기 중 이를 만족하는 약 891mm 이상이 답이 된다.

핀을 중심으로 한 모멘트 평형에서 마찰력의 모멘트만 회전 방향에 따라 부호가 바뀌므로 두 힘의 차이는 −2μPc/a 가 된다.
그림에서 레버는 왼쪽 끝의 핀으로 지지되고, 조작력 F는 핀에서 거리 a인 오른쪽 끝에 아래로, 블록이 드럼에서 받는 수직력 P는 핀에서 거리 b인 위치에 위로 작용하며, 블록과 드럼의 접촉면(마찰력 작용선)은 핀 중심에서 c만큼 떨어져 있다.
모멘트 평형식은 $F\,a = P\,b \pm \mu P c$ 이고,
드럼이 좌회전하면 마찰력이 제동을 도와 $F_1 = \dfrac{P(b-\mu c)}{a}$,
우회전하면 마찰력이 제동을 방해해 $F_2 = \dfrac{P(b+\mu c)}{a}$ 가 된다.
두 식을 빼면 $F_1 - F_2 = \dfrac{P(b-\mu c)-P(b+\mu c)}{a} = -\dfrac{2\mu Pc}{a}$ 로, 크기는 2μPc/a이고 부호는 음(−)이다. 핀이 마찰력 작용선 위에 c만큼 치우쳐 있기 때문에 c가 0이면 두 힘의 차이도 사라진다.

번스타인 다항식을 기저 함수로 사용해 곡면을 정의하는 방식은 베지어(Bezier) 표면이다.
베지어 곡면은 조정점(control point)들의 좌표에 번스타인 다항식을 가중치로 곱해 합산하는 방식으로 형상을 표현하며, 조정점을 움직이면 곡면 전체 형상이 직관적으로 변형된다.
스플라인 표면은 구간별 다항식을 이어 붙이는 방식이고, 헤르밋 표면은 양 끝점의 위치와 접선벡터로 정의되는 방식이라 번스타인 다항식을 근본 원리로 삼지 않는다.

중앙처리장치(CPU)의 3대 주요 요소는 제어장치, 연산장치(ALU), 그리고 레지스터 같은 내부 기억장치이다.
입출력장치는 CPU 외부에서 데이터를 주고받는 주변장치이므로 CPU를 구성하는 3대 요소에는 포함되지 않는다.

표준 ASCII 코드는 7비트로 문자를 표현하고 나머지 1비트를 패리티비트로 사용해 총 8비트 코드를 구성한다.
패리티비트는 전송 중 오류 발생 여부를 검사하는 용도로 사용되며, 8비트 ASCII 코드에서는 1개만 사용된다.

직교좌표는 $\left(\frac{\sqrt{3}}{4}, \frac{1}{4}, \frac{\sqrt{3}}{2}\right)$이다.
구면 좌표계에서 직교좌표계로의 변환 공식은 반경 r, 방위각(경도) λ, 극각(위도) φ에 대해
$x = r\cos\varphi\cos\lambda$, $y = r\cos\varphi\sin\lambda$, $z = r\sin\varphi$
이다.
주어진 조건은 r=1, λ=30°, φ=60°이므로, 각 좌표값은
$x = \cos 60°\cos 30° = \frac{1}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{4}$
$y = \cos 60°\sin 30° = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}$
$z = \sin 60° = \frac{\sqrt{3}}{2}$
가 된다.

CAD의 3차원 형상 모델링 방법에는 와이어 프레임 모델링, 서피스 모델링, 솔리드 모델링이 있다.
'윈도우 모델링'은 3차원 형상을 표현하는 방식이 아니라 화면 창(window)을 다루는 개념일 뿐이므로 모델링 방법에 해당하지 않는다.

서피스 모델링은 곡면과 그 경계만을 수학적으로 정의할 뿐, 물체 내부가 채워진 것으로 취급하지 않는다.
따라서 질량이나 무게중심, 관성모멘트처럼 내부 재질과 부피가 필요한 물성치는 서피스 모델링만으로 계산할 수 없고 솔리드 모델링이 있어야 가능하다.
표면적 계산은 곡면 정보만으로도 가능하다.
곡면 데이터를 이용해 NC 가공 데이터를 생성할 수 있다.
은선 제거와 면의 구분은 서피스 모델의 기본 기능이다.

화면의 픽셀마다 최소 1비트가 필요하며, 하나의 화면 전체를 구성하는 데 필요한 메모리 영역을 비트 플레인(bit plane)이라 한다.
비트 플레인은 색상이나 밝기 정보를 담는 비트 단위의 평면으로, 여러 개를 겹쳐 다양한 색을 표현하는 데도 사용된다.

곡면을 생성하는 대표적 방법은 점 데이터를 이용한 보간, 곡선들의 그물(net)을 이용한 보간, 단면 곡선의 이동·회전(스윕)이다.
곡면의 경계에 있는 꼭지점(정점)만을 입력받아서는 곡면 전체의 형상을 결정할 수 없으므로, 이는 실제 곡면 생성 방법으로 쓰이지 않는다.

평면도·정면도·측면도 각 투상면에 나타난 경계 곡선들을 서로 비례 관계로 대응시켜 곡면을 만드는 방법을 비례 전개법이라 한다.
점 데이터 방식은 측정된 점들을 그대로 보간하고, 쿤스 방식은 4개의 경계곡선으로 패치를 구성하며, 스윕 방식은 단면을 이동·회전시키는 방식이라 3면도의 비례 관계를 이용하는 원리와는 다르다.

PC 성능이 발전하면서 CAD 시스템은 대형 컴퓨터가 모든 작업을 관리하던 중앙 집중 관리 방식에서 벗어나, 개별 PC 중심의 분산형 CAD 환경으로 옮겨갔다.
따라서 '대형 컴퓨터가 중앙에서 관리하는 중앙 집중 관리 방식'이 발전했다는 설명은 윈도우 기반 CAD 시스템의 특징과 반대된다.
구성요소 기술을 통한 재사용, 객체지향 기술을 통한 모듈화, 파라메트릭 모델링을 통한 구속조건 기반 형상 정의는 모두 윈도우 기반 CAD 시스템의 실제 특징이다.

설계해석 결과로 응력·온도 분포도나 변형도를 작성하고, CAD로 만든 형상 모델을 바탕으로 NC 공작기계용 가공 데이터를 생성하는 프로그램이나 절차를 포스트프로세서(Post-processor)라 한다.
프리프로세서(Pre-processor)는 해석에 필요한 모델링·메쉬 생성 등 입력 준비 단계를 담당하는 프로그램으로, 결과를 가공하는 포스트프로세서와 반대되는 역할을 한다.

잉크젯 프린터 등 인쇄 장치의 해상도는 1인치 안에 몇 개의 점을 찍을 수 있는지를 나타내는 DPI(dots per inch) 단위로 표시한다.
LPM과 PPM은 각각 분당 인쇄되는 줄 수·페이지 수를 나타내는 인쇄 속도 단위이고, CPM은 분당 인쇄 문자 수를 나타내는 속도 단위로 해상도를 나타내는 단위가 아니다.

xy평면 위로의 직교 투영은 z좌표만 0으로 만드는 변환이므로, 결과가 [x* y* 0 1] 이 되고 3행 3열 성분이 0인 행렬이 옳다.
동차좌표 [x y z 1]에 4×4 행렬을 곱할 때 대각 성분 (1,1)·(2,2)·(3,3)이 각각 x·y·z를 남길지 지울지를 결정한다. xy평면 투영은 x와 y는 그대로 두고 z만 없애야 하므로 대각 성분이 1, 1, 0이 되고 마지막 행·열은 1로 유지된다.
2행이 모두 0이고 3행이 (0 0 1 0)이면 y가 지워져 [x* 0 z* 1], 즉 zx평면 투영이 된다.
1행이 모두 0이면 x가 지워져 [0 y* z* 1], 즉 yz평면 투영이 된다.
대각 성분이 모두 1인 단위행렬은 점이 그대로 남아 아무 투영도 일어나지 않는다.

CAD는 제품의 형상을 설계하고 그 결과를 검증·해석하는 영역까지 포함하므로, 컴퓨터를 이용한 제품 공차 해석은 CAD의 응용 분야에 속한다.
컴퓨터 이용 공정 계획(CAPP)은 가공 공정을 계획하는 CAM 영역의 응용이다.
컴퓨터 이용 NC 프로그래밍은 가공 데이터를 생성하는 CAM 영역의 응용이다.
컴퓨터 이용 자재 소요계획(MRP)은 생산관리 영역의 응용이다.

원점을 기준으로 x·y 모두 3배 스케일링하면 각 점의 좌표가 그대로 3배가 되므로 결과 행렬은 1행 (3 3), 2행 (6 12) 이다.
그림에서 선분 A의 양 끝점은 (1, 1)과 (2, 4)이고, 발문의 행렬 값은 $\begin{bmatrix}1 & 1\\ 2 & 4\end{bmatrix}$ 이다.
스케일링 행렬을 곱하면 $\begin{bmatrix}1 & 1\\ 2 & 4\end{bmatrix}\begin{bmatrix}3 & 0\\ 0 & 3\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}3 & 3\\ 6 & 12\end{bmatrix}$
즉 (1,1)→(3,3), (2,4)→(6,12)로 네 성분에 똑같이 3을 곱한 값이 나온다. (1,1)만 (3,3)으로 맞고 (2,4)가 (3,6)에 그친 것, 3배 한 값의 자리를 뒤섞어 (3,12)·(6,3)으로 놓은 것, 3배와 무관한 (4,1)·(2,7)을 놓은 것은 모두 원점 기준 등방 스케일링의 결과가 아니다.

원, 타원, 포물선 등 2차 곡선은 매개변수로 표현할 수 있고 계산 시간도 3차·4차 곡선보다 짧으며, 여러 개를 이어 하나의 곡선으로 연결하는 것도 가능하다.
하지만 서로 다른 2차 곡선을 이어 붙일 때는 접선 방향까지만 맞출 수 있을 뿐 곡률의 연속성까지는 보장되지 않는다. 곡률 연속을 보장하려면 3차 이상의 고차 곡선이 필요하다.

y축을 중심으로 도는 회전이므로 y좌표는 그대로(2행·2열이 1) 두고 x와 z만 섞이는 행렬, 곧 1행이 (cosθ 0 −sinθ 0), 3행이 (sinθ 0 cosθ 0)인 것이 옳다.
발문의 식이 $[\,x'\ y'\ z'\ 1\,] = [\,x\ y\ z\ 1\,] \times M$ 인 행벡터 규약이므로 $x' = x\cos\theta + z\sin\theta$, $y' = y$, $z' = -x\sin\theta + z\cos\theta$ 가 되도록 성분이 배치되어야 한다.
cosθ·sinθ가 1·2행에 모이고 3행이 (0 0 1 0)이면 z가 고정되므로 z축 회전이다.
1행이 (1 0 0 0)이고 cosθ·sinθ가 2·3행에 모이면 x가 고정되므로 x축 회전이다.
마지막 행이 (0 0 1 0)인 것은 동차좌표의 마지막 성분이 1로 유지되지 않아 4×4 변환행렬로 성립하지 않는다.

2차원 도형을 임의의 경로를 따라 이동시키거나 회전축을 중심으로 회전시켜 3차원 입체를 만드는 방법을 스위핑(sweeping)이라 한다.
블렌딩은 두 곡면 사이를 매끄럽게 연결하는 것이고, 스키닝은 여러 단면 곡선을 감싸는 곡면을 만드는 것이며, 라운딩은 모서리를 둥글게 처리하는 것으로 각각 도형의 이동·회전을 통한 입체 생성과는 다른 개념이다.

원점으로부터 xy평면 투영점까지의 거리 $r$, x축과 이루는 각도 $\theta$, 그리고 높이 $z$로 한 점의 위치를 나타내는 좌표계는 원통 좌표계이다.
극좌표계는 평면(2차원) 상의 점만을 $r,\theta$로 표현하고, 구면좌표계는 원점으로부터의 거리와 두 개의 각도로 표현하며, 직교좌표계는 세 축 방향의 거리 $x,y,z$로 표현한다는 점에서 원통좌표계와 구분된다.

CSG(Constructive Solid Geometry) 모델링에서 두 형상을 조합하는 불 연산에는 합집합(Union), 차집합(Subtract), 교집합(Intersect) 세 가지가 있다.
투영(Project)은 3차원 형상을 특정 평면에 투영하는 별개의 기능으로, 두 입체를 결합·제거·공통 영역화하는 불 연산에는 해당하지 않는다.