[기계설계산업기사 필기] 16년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

연삭숫돌의 입자 크기 선택 기준을 다루는 문항이다. 부드럽고 전연성이 큰 재료를 연삭할 때는 고운 입자가 아니라 거친 입자를 사용해야 한다.
부드러운 재료는 입자가 쉽게 칩을 형성하고 열을 발생시키므로, 거친 입자를 써서 절삭깊이를 크게 하고 배출을 용이하게 해야 가공이 효율적이다.
단단하고 치밀한 공작물: 입자가 금방 둔해지므로 고운 입자를 사용한다.
숫돌과 공작물의 접촉면적이 작은 경우: 단위면적당 압력을 낮추기 위해 고운 입자를 사용한다.
숫돌입자에 천연산과 인조산이 있음: 올바른 설명이다.

삼침법(3-wire method)은 유효지름(pitch diameter)을 측정하는 표준 방법이다. 나사의 골 안에 정밀한 강철 구슬 3개를 끼우고 외측 마이크로미터로 측정하면, 기하학적으로 유효지름을 직접 산출할 수 있다. 골지름은 나사의 가장 깊은 부분의 지름이므로 직접 측정 불가능하고, 바깥지름과 나사의 길이는 보통 캘리퍼스나 마이크로미터로 직접 측정하며 삼침법이 필요하지 않다.

칩 브레이커는 공구 앞면에 설계된 홈이나 요철로서, 가공 시 발생하는 연속적이고 길게 나오는 칩(연속칩)을 끊어서 짧은 조각으로 만드는 장치이다. 이를 통해 칩 처리를 용이하게 하고, 공구 수명을 연장하며, 가공 안정성을 높인다.
조각난 칩의 형태라는 설명: 칩 브레이커 자체를 칩의 한 종류로 잘못 이해한 것이다.
드로우 어웨이(throw away) 바이트의 일종이라는 설명: 드로우 어웨이 바이트는 교체식 인서트 공구를 지칭하는 것으로 칩 브레이커와는 다른 개념이다.
가공 정밀도를 위한 인서트 팁 모양이라는 설명: 칩 브레이커는 정밀도보다는 칩 제어 기능을 주목적으로 한다는 점에서 틀렸다.

연삭숫돌 결합제 중 레지노이드(합성수지)의 KS 기호는 B이며, G는 레지노이드 결합제 기호가 아니다.
고무 결합제는 R이다.
셀락 결합제는 E이다.
비트리파이드(도자기질) 결합제는 V이다.

센터 펀치는 드릴 구멍을 뚫기 전에 미리 작은 자국을 내어 드릴의 미끄러짐을 방지하는 선행 공구이므로, 구멍을 뚫은 이후에 사용되는 공구가 아니다.
드릴로 구멍을 뚫은 이후에 사용하는 공구는 구멍을 확대하거나 다듬는 후가공 공구들로, 아래 공구는 모두 구멍 완성 후 사용된다.
리머: 드릴 구멍을 확대하고 정밀하게 다듬는 공구
카운터 보어: 구멍 입구를 원형으로 깊게 파서 볼트 헤드를 내리는 공구
카운터 싱크: 구멍 입구를 원뿔 모양으로 파서 평두 나사를 묻는 공구

초음파가공은 공구와 지립의 진동 충격으로 재료를 깎아내는 방식이라 유리, 보석, 세라믹 등 단단하고 취성이 큰 비금속·경질 재료에 효과적이다.
구리처럼 연성이 큰 금속 재료는 충격에너지를 소성변형으로 흡수해버려 초음파가공으로 능률적으로 가공하기 어렵다.

롤러 지름과 더브테일 각에 따른 보정량을 더하면 X ≒ 68.39mm이다.
도면은 플랭크 각이 60°인 더브테일 홈의 양쪽 구석에 φ6 롤러를 넣고, 두 롤러에 접하는 위치까지의 나비 52mm가 주어진 것이다. 구하려는 X는 홈의 넓은 쪽 나비다.
구석에 놓인 롤러는 접점 관계 때문에 구석 꼭짓점보다 한쪽마다 $\dfrac{d}{2}\left(1+\cot\dfrac{\alpha}{2}\right)$만큼 안쪽에 들어와 있다. 따라서 양쪽 보정량을 더하면 $X = 52 + d\left(1+\cot\dfrac{\alpha}{2}\right)$이고, $\cot 30^\circ = \dfrac{1}{\tan 30^\circ} = \tan 60^\circ = 1.7321$이다.
$X = 52 + 6\left(1 + 1.7321\right)$
$X = 52 + 16.39 = 68.39\,\mathrm{mm}$

연삭숫돌은 고속 회전체로 파손 시 파편이 회전 원주의 정면 방향으로 튀므로, 작업자는 숫돌 원주의 정면을 피해 옆쪽에 서서 작업해야 한다. 따라서 안전을 위해 원주 정면에서 작업한다는 설명은 틀렸다.
숫돌의 측면(옆면)으로 연삭 작업을 하지 않는 것은 올바른 안전수칙이다(작업자가 서는 위치와는 별개로, 숫돌은 원주면으로 연삭해야 한다).
나무·고무해머로 숫돌을 두드려보는 음향(타음)검사는 균열 확인을 위한 올바른 절차이다.
집진기 가동으로 분진 비산을 막는 것도 올바른 안전수칙이다.

선반가공에서 가공변질층은 이송이 클수록, 절삭각이 클수록 두꺼워지고, 절삭속도가 커지면 공구와 가공물의 접촉시간이 짧아져 얇아진다.
마찬가지로 절삭온도가 상승하면 가공물 표층이 연화되어 소성변형 저항이 줄어들므로 가공변질층은 오히려 감소한다. 따라서 절삭온도가 상승하면 가공변질층이 증가한다는 설명이 틀렸다.

육면체 소재 위에 원기둥 모양을 깎아내려면 공작물을 돌려가며 절삭해야 하므로 회전테이블이 필요하다.
회전테이블(로터리 테이블)은 밀링 테이블 위에 얹어 공작물을 수평면 안에서 회전시키는 부속장치다. 엔드밀을 한 자리에 고정한 채 테이블만 돌리면 원형 윤곽, 원호 홈, 원판 절삭을 정확히 할 수 있다.
각도바이스는 공작물을 일정 각도로 기울여 고정할 뿐 회전 절삭은 못 하고, 슬로팅 장치는 주축의 회전을 직선 왕복운동으로 바꿔 키홈·각홈을 깎는 장치다. 다이스는 수나사를 내는 공구여서 밀링 부속장치가 아니다.

1번, 2번, 3번 순서로 초벌·중간·다듬질 가공을 나누어 수행하는 것은 암나사를 깎는 탭(tap)이며, 다이스(die)는 수나사를 한 번에 절삭하는 공구이다.
따라서 다이스가 1, 2, 3번 순서로 나사가공을 한다는 설명은 탭에 해당하는 내용이라 틀렸다.
탭은 나사부와 자루(생크) 부분으로 구성된다.
다이스는 봉재 외경에 수나사를 깎는 공구이다.
줄 작업은 거친 줄(황목)에서 중목, 고운 줄(세목) 순으로 다듬어간다.

피복 초경합금 절삭공구는 초경합금 모재 표면에 $\mathrm{TiC}$, $\mathrm{TiN}$, $\mathrm{Al_2O_3}$ 등의 경질 피막을 화학증착법(CVD)으로 입혀 내마모성과 내크레이터마모성을 높인 공구이다.
탈탄법, 경납땜법, 접용접법은 표면 피복 처리와는 관련이 없는 다른 가공·접합 방법이다.

가공 실물이나 모형을 따라 윤곽을 깎아내는 방식은 모방선반(트레이서 선반)의 특징이며, 터릿선반의 특징이 아니다.
터릿대(turret carriage)에 여러 공구를 미리 장착해 공구 교환 시간을 단축할 수 있다.
숙련도가 낮은 작업자도 정해진 공정을 따라 일정한 제품을 만들 수 있다.
보통선반의 심압대 대신 터릿대를 설치하는 것이 터릿선반의 구조적 특징이다.

초음파가공은 취성재료(유리·보석·세라믹)에는 유효하지만 연성이 큰 금속인 구리는 가공이 어렵다.
초음파가공은 공구의 진동에 지립을 매개하여 미세한 타격으로 재료를 파쇄·제거하는 방식이므로 유리·보석·세라믹처럼 단단하고 취성이 큰 재료에 적합하다.
반면 구리는 연성이 커서 타격에 의한 미세 파쇄가 잘 일어나지 않아 초음파가공 능률이 낮다.

카운터 보어는 볼트 머리 등이 묻히도록 구멍 입구에 단을 만드는 가공으로, 드릴 구멍 자체를 정밀하게 다듬질하는 작업은 아니다.
구멍을 정밀하게 다듬질하는 수기가공은 리머가 담당하며, 카운터 보어는 볼트·너트 머리를 묻히게 하기 위해 단이 진 구멍을 가공하는 공구다.
서피스 게이지는 평행선·평행면을 그리거나 검사하는 데 쓰인다.
스크레이퍼는 줄 가공 후 표면을 정밀 다듬질하는 데 쓰인다.
센터펀치는 끝각 60~90도의 원뿔형으로 위치 표시에 쓰인다.

밀링머신의 백래시 제거장치는 테이블 이송나사(이송나사와 너트 사이)에 설치된다.
테이블 이송나사와 너트 사이의 틈새(백래시)를 없애기 위해 이송나사 자체에 백래시 제거장치를 부착하여 나사와 너트의 접촉을 항상 한쪽 방향으로 밀착시킨다.

보조판(나무)을 받치고 구멍을 뚫는 것은 드릴 파손을 막는 예방책이지 파손 원인이 아니다.
얇은 판을 가공할 때 아래에 나무 보조판을 대면 드릴이 판을 관통하는 순간 급격한 저항 변화와 떨림을 줄여주어 오히려 드릴 날 손상을 방지한다.
이송이 과대하면 절삭저항이 커져 드릴이 파손되기 쉽다.
디닝(시닝, thinning: 끝날을 얇게 하는 가공)이 지나치면 드릴심이 약해져 파손 위험이 커진다.
절삭칩이 배출되지 못하고 홈에 가득 차면 저항이 급증해 드릴이 부러지기 쉽다.

이 나사의 전진거리는 18mm이다.
리드(1회전당 전진거리)는 피치와 줄 수의 곱이므로 $l = np = 3 \times 3\mathrm{mm} = 9\mathrm{mm}$이다.
2회전 시 전진거리는 $9\mathrm{mm} \times 2 = 18\mathrm{mm}$이다.

더브테일 커터는 더브테일 홈(안내면) 가공용 공구로, 기어절삭용 공구가 아니다.
호브, 래크 커터, 피니언 커터는 모두 창성법으로 기어 치형을 절삭하는 공구다.
더브테일 커터는 밀링에서 사다리꼴 형태의 더브테일 홈을 깎는 데 사용되며 기어 가공과는 관계가 없다.

200rpm에서 6회전 정지시키는 휴지 지령은 G04 P1800이다.
휴지시간은 $t = \dfrac{60 \times n_{rev}}{N} = \dfrac{60 \times 6}{200\mathrm{rpm}} = 1.8\mathrm{s}$이다.
G04에서 P는 ms 단위 정수로 입력하므로 1.8초는 P1800으로 표기하며, 이송을 뜻하는 G01은 휴지 지령이 아니므로 제외된다.

정면도는 왼쪽 절반만 위까지 채워진 계단(ㄴ자) 모양이고, 그 안에 왼쪽 위 모서리에서 계단 모서리를 지나 오른쪽 아래 모서리까지 곧게 이어지는 사선 하나가 그려져 있다. 우측면도는 가로선으로 위·아래 두 칸으로 나뉘고, 두 칸 모두 위쪽 가운데가 꼭짓점인 파선 삼각형(∧)을 담고 있다.
정면도의 사선과 우측면도의 ∧ 파선을 같은 능선으로 짝지으면, 위 칸에는 왼쪽 면 깊이 중앙의 한 점에서 폭 중앙의 앞·뒤 모서리로 벌어지는 능선 두 개가, 아래 칸에는 폭 중앙·깊이 중앙의 한 점에서 오른쪽 끝 앞·뒤 모서리로 벌어지는 능선 두 개가 있다.
따라서 평면도에는 폭 중앙에 계단을 나타내는 세로선이 하나 있고, 왼쪽 변 중앙의 점에서 세로선의 앞·뒤 끝으로 두 사선, 세로선 중앙의 점에서 오른쪽 변의 앞·뒤 끝으로 두 사선이 나타난다. 즉 좌우 두 구획에 '<' 모양이 하나씩 놓인 그림이 맞다.
사선이 모이는 점이 각 구획의 오른쪽에 있으면, 높이가 가장 높은 쪽이 왼쪽이라는 정면도 사선의 방향과 어긋난다.
네 모서리에서 중앙으로 모이는 X자나 마름모 그림은 정면도에 사선이 하나가 아니라 둘 이상 나타나야 하므로 성립하지 않는다.

기입틀 왼쪽 칸의 기호 '—'는 진직도를 뜻하고, 공차값 앞의 ø는 공차역이 지름 0.05mm인 원통 안이라는 표시다.
지시선의 화살표가 ø25 부분의 치수선 연장선이 아니라 단이 진 축의 중심선(축선) 위에 놓여 있으므로, 규제 대상은 작은 지름 부분만이 아니라 부품 전체의 중심축이다.
따라서 이 도면은 축 전체의 중심축이 지름 0.05mm의 원통 공차역 안에 들어와야 한다는 지시가 된다. 평면(편평함)을 규제하는 평면도 기호는 평행사변형(▱)이므로 이 기호와는 관계가 없다.

정면도는 오른쪽 위 모서리가 크게 잘려 경사면을 이루고, 위쪽에 가로 실선 한 줄, 중간 높이에 가로 파선 한 줄이 그어져 있다. 우측면도는 위쪽 두 모서리가 모따기되고 아래 가운데가 직사각형으로 파인 모양이다.
우측면도의 두 모따기는 길이 방향 전체에 걸쳐 있으므로 평면도에서는 앞·뒤에서 각각 안쪽으로 들어온 가로 실선 두 줄이 되고, 정면도 오른쪽의 경사면은 평면도에서 세로선 하나와 그 양 끝에서 오른쪽 두 모서리로 벌어지는 사선 두 줄로 나타난다.
아래쪽 홈은 우측면도에서 바닥이 뚫린 윤곽선으로 그려져 오른쪽 끝면까지 이어지고, 정면도의 가로 파선도 경사면을 지나 오른쪽 변까지 끊김 없이 이어진다. 그러므로 평면도에서도 홈의 양쪽 벽을 나타내는 두 줄이 오른쪽 변까지 계속 이어져야 한다. 이때 홈은 위에서 볼 때 가려지는 형체이므로 경사면 구간에서도 실선이 아니라 파선 그대로 그려져야 한다.
파선이 경사면이 시작되는 세로선에서 멈춘 그림은 홈이 도중에 끝난 형상이 되어 우측면도의 홈 윤곽과 맞지 않는다.
세로선 오른쪽에서 선이 실선으로 바뀐 그림은 가려진 홈을 보이는 선으로 그린 셈이므로 틀린다.
오른쪽에 작은 직사각형만 그린 그림도 홈이 도중에 막힌 형상이 된다.

필요한 강판의 질량은 약 1727kg이다.
탱크는 가로 4000mm, 세로(깊이) 2000mm, 높이 2000mm이므로 6면의 넓이는
밑면·윗면 2×(4×2)=16㎡,
앞면·뒷면 2×(4×2)=16㎡,
좌면·우면 2×(2×2)=8㎡ 로 합계 40㎡이다.
두께 5.5mm=0.0055m를 곱하면 강판의 부피는 40×0.0055=0.22㎥이고,
비중 7.85(밀도 7850kg/㎥)를 곱하면 0.22×7850=1727kg이 된다.

커터의 줄무늬가 여러 방향으로 교차하는 경우 표면줄무늬 방향 기호는 M으로 도시한다.
KS 표면거칠기 줄무늬 방향 기호에서 '='은 가공면에 평행, 'X'는 교차, 'C'는 중심에 대해 대략 동심원을 나타내며, 'M'은 여러 방향으로 교차하거나 무방향인 경우를 나타낸다.

니켈 크로뮴 몰리브데넘강의 KS 재료 기호는 SNCM이다.
니켈(N)·크로뮴(C)·몰리브데넘(M)을 모두 포함하는 합금강은 SNCM으로 표시한다.
SMn은 망가니즈강, SCr은 크로뮴강이며, SFCM은 크로뮴 몰리브데넘 단조강을 나타낸다.

평면도는 오른쪽 약 3/10 구간을 구획하는 세로선, 그 위 끝에서 오른쪽 변까지 가는 가로선, 그리고 앞쪽 모서리에서 세로선 위 끝으로 올라가는 사선이 함께 있는 그림이다.
정면도에는 폭의 약 0.7 지점에 세로선, 같은 지점 높이 약 0.3에서 오른쪽 변까지 가로선, 윗변의 약 0.3 지점에서 그 세로선 아래 끝까지 내려오는 사선이 있다. 우측면도에는 앞쪽 아래(높이 약 0.3)에서 뒤쪽 위(윗변)로 올라가는 사선 하나만 그려져 있다.
우측면도의 사선은 폭 0.7 오른쪽 부분의 윗면이 앞에서 뒤로 올라가는 경사면임을 옆에서 한 줄로 보여 준 것이다. 이 경사면의 뒤쪽 경계가 평면도의 가로선이고, 경사면이 왼쪽에서 끝나는 자리(폭 0.7)가 평면도의 세로선이 된다.
정면도의 사선은 윗면 앞 모서리(폭 0.3)에서 그 자리까지 비스듬히 깎여 나간 또 하나의 경사면이 앞면에 남긴 자국이고, 이 경사면이 윗면과 만나는 모서리가 평면도의 사선이다. 그래서 평면도에서는 앞쪽 모서리의 폭 0.3 지점에서 세로선과 가로선이 만나는 점으로 이어지는 사선이 나타난다. 이 세 요소를 모두 갖춘 그림이 옳은 평면도다.
세로선과 가로선만 있고 사선이 없는 그림은 정면도의 사선을, 세로선이 왼쪽(폭 0.3)에 놓인 그림은 정면도의 세로선 위치를 각각 설명하지 못한다.

탄소 공구강의 KS 재료 기호는 STC이다.
STS는 합금 공구강, STF는 열간금형용 공구강, STD는 냉간금형용 합금 공구강을 나타내며, STC가 탄소(Carbon) 공구강을 뜻한다.

코일 스프링은 원칙적으로 무하중 상태(자유 상태)로 그리므로, 하중이 걸린 상태로 그린다는 설명은 틀렸다.
스프링 제도에서는 특별한 지시가 없는 한 하중을 걸지 않은 자유 상태에서의 형상과 치수를 기준으로 도시한다.
감김 방향은 특별한 지시가 없으면 오른쪽 감기로 그리며, 간략도로 나타낼 때는 재료 중심선을 굵은 실선으로 표시하고, 그림에 표시하기 어려운 사항은 요목표에 일괄 기재한다.

원에 나란한 두 개의 경사선이 접해 있는 기호는 원통도로, 위치공차가 아니라 모양(형상)공차에 속한다.
위치공차에 해당하는 기호는 위치도(원에 십자를 그은 ⊕), 동축도·동심도(이중 원 ◎), 대칭도(길이가 다른 가로선 세 줄)이며, 나머지 세 기호가 모두 여기에 든다.
모양공차는 데이텀 없이 그 형체 자체의 모양만 규제하는 공차로 진직도·평면도·진원도·원통도·선의 윤곽도·면의 윤곽도가 포함된다. 따라서 원통도 기호는 위치공차 기호로 볼 수 없다.

나란한 두 줄의 세로선은 I형(평행) 맞대기 용접 기호이므로, 이를 '가장자리 용접'이라고 붙인 짝이 잘못됐다.
맞대기 용접의 기본 기호는 홈의 모양을 본떠 만드는데, 홈을 내지 않고 판재를 나란히 맞대어 용접하는 I형에는 평행한 두 줄을 쓴다.
나머지 짝은 모두 옳다.
직사각형 — 플러그(슬롯) 용접
원 — 점(스폿) 용접
직각삼각형 — 필릿 용접

절단면을 90° 회전시켜 나타낸 회전 도시 단면도이다.
그림은 훅(hook)의 굽은 몸통을 두 곳에서 자른 뒤 그 단면을 90° 돌려 해칭으로 그린 것이다. 두 단면 모두 절단한 자리의 중심선을 연장한 위치로 빼내어 도형 밖에 그려져 있다. 회전 도시 단면도는 이렇게 도형 밖으로 빼내어 그리기도 하고, 도형 안에 가는 실선으로 겹쳐 그리거나 절단할 곳의 앞뒤를 파단해 그 사이에 그리기도 한다.
이 방법은 훅·리브·암·바퀴살처럼 길이 방향으로 굽거나 단면이 조금씩 변하는 부재의 단면 모양을 별도의 단면도를 만들지 않고 보여 줄 때 쓴다.
한쪽 단면도는 대칭 물체의 절반만 자른 것, 부분 단면도는 파단선으로 필요한 일부만 자른 것, 계단 단면도는 절단선을 계단 모양으로 꺾어 떨어진 여러 곳을 한 단면으로 나타낸 것이어서 이 그림과는 다르다.

부등변 V자 기본 기호의 꼭짓점에 원을 덧붙인 기호가 이 지시에 해당한다.
이 기호는 제거 가공을 허용하지 않음을 뜻하며, 앞선 제조 공정에서 나온 표면을 제거 가공으로 얻었든 아니든 그대로 둔다는 의미다. 주조·단조·압연 상태의 면을 그대로 쓰는 곳에 쓴다.
혼동하기 쉬운 기호는 다음과 같다.
V자 기본 기호만 있는 것 — 제거 가공 여부를 문제 삼지 않음
V자에 가로선을 더해 삼각형이 된 것 — 반드시 제거 가공을 함

제3각법에서는 평면도가 정면도 위에, 우측면도는 정면도 오른쪽에 배치된다.
제3각법은 눈-투상면-물체 순으로 놓고 투상하므로 본 위치와 같은 방향에 각 투상도가 배치되어 평면도는 정면도 위, 우측면도는 정면도 오른쪽에 그려진다.
제1각법은 눈-물체-투상면 순이어서 물체가 눈과 투상면 사이에 놓이므로, 물체와 눈 사이에 투상면이 있다는 것은 제3각법에 해당하는 설명이다.
제1각법에서는 우측면도가 정면도 왼쪽에 배치된다.
제3각법에서 정면도 위에는 배면도가 아니라 평면도가 오고, 우측면도도 정면도 오른쪽에 놓이므로 틀린 설명이다(배면도는 보통 맨 오른쪽에 배치한다).

"No.8-36UNF"의 UNF는 유니파이 가는 나사를 뜻한다.
UNC는 유니파이 보통 나사, UNF는 유니파이 가는 나사를 나타내는 기호이며, 관용 테이퍼 나사는 이와 달리 수나사 R, 암나사 Rc 등 별도의 기호를 사용한다(과거 기호로는 PT 계열로 표기했다).

제3각법은 정면도·평면도·측면도가 정사영 관계를 유지하는 도시법이다. 정면도의 위아래는 평면도의 앞뒤와 대응되고, 정면도의 좌우는 측면도의 좌우와 대응되며, 평면도의 좌우는 측면도의 앞뒤와 대응된다. 즉, 정면도 기준으로 평면도는 아래에, 측면도는 우측에 배치되며, 세 도면 간에 높이(H), 너비(W), 깊이(D)가 일관되게 유지되어야 한다. 4번 보기가 이러한 정면도·평면도·측면도의 위치 관계와 크기 대응을 가장 정확하게 나타낸다.

구멍의 최대 허용 치수는 50.025mm이다.
최대 틈새는 구멍의 최대 허용 치수에서 축의 최소 허용 치수를 뺀 값이므로 $D_{max} = \delta_{max} + d_{min} = 0.075\mathrm{mm} + 49.950\mathrm{mm}$이다.
계산하면 $D_{max} = 50.025\mathrm{mm}$이다.

I형강의 치수는 I H×B×t-L 순서로 기입한다.
KS 형강 표시는 형강 기호 다음에 높이(H)×폭(B)×두께(t)-길이(L) 순으로 기입하는 것이 원칙이다.

두 축 사이의 중심거리는 60mm로 그려야 한다.
피치원지름은 $D = mZ$이므로 각 기어의 피치원지름은 $D_1 = 2 \times 20 = 40\mathrm{mm}$, $D_2 = 2 \times 40 = 80\mathrm{mm}$이다.
외접 기어의 중심거리는 $C = \dfrac{D_1+D_2}{2} = \dfrac{40+80}{2} = 60\mathrm{mm}$이며, 척도 1:1이므로 도면에도 60mm로 그린다.

베어링 기호 608C2P6에서 P6는 정밀도 등급을 나타내는 기호이다.
608은 형식·계열과 안지름 번호를 포함한 기본 기호, C2는 내부 틈새 기호이며, 끝의 P로 시작하는 기호가 정밀도 등급을 나타낸다(숫자가 작을수록 고정밀).

보기 중 마그네슘은 비중이 약 1.74로 경금속에 속하며 중금속이 아니다.
철(Fe), 니켈(Ni), 크로뮴(Cr)은 비중이 약 7~9에 달하는 중금속으로 분류된다.

담금질 조직 중 경도가 가장 높은 것은 마텐자이트이다.
담금질 냉각속도가 빠를수록 경도가 높은 조직이 얻어지며, 펄라이트 → 소르바이트 → 트루스타이트 → 마텐자이트 순으로 경도가 증가한다.

탄화물을 형성하며 결정립을 미세화하는 합금 원소는 Ti(티타늄)이다.
티타늄은 강한 탄화물 형성 원소로서 결정립 성장을 억제해 조직을 미세화하는 효과가 있다.
인(P)은 강도·경도를 높이지만 상온취성의 원인이 되고, 규소(Si)는 탈산제이자 강도를 높이는 원소이며, 망가니즈(Mn)는 황과 결합해 적열취성을 방지하는 역할을 한다.

순철에서 나타나는 변태는 A2, A3, A4이며, A1 변태(공석변태)는 탄소강에서만 나타나므로 순철의 변태가 아니다.
순철은 탄소를 포함하지 않아 공석반응이 일어나지 않으므로 A1 변태점이 존재하지 않는다.
A2는 자기변태점, A3와 A4는 각각 동소변태점으로 순철에서도 나타난다.

금속침투법 중 아연(Zn)을 침투시키는 것은 세러다이징이다.
크로마이징은 크로뮴, 칼로라이징은 알루미늄, 실리코나이징은 규소를 침투시키는 방법이며, 세러다이징만 아연을 침투시켜 내식성을 높인다.

알루미늄 합금의 질별 기호는 열처리 상태와 가공 상태를 나타내며, 각 기호의 의미는 다음과 같다. H는 가공경화(work hardening)를 나타내는 기호로, 냉간 가공으로 인한 경화 상태를 표시한다. O는 완전히 소둔된 상태, W는 용액 열처리 후 자연시효 상태, F는 그대로 공급되는 상태를 각각 나타낸다. 따라서 가공경화한 것은 H 기호로 표기된다.

강을 오스테나이트화 상태(약 900°C 이상)에서 공기 중 냉각하여 표준화된 조직을 얻는 열처리는 노멀라이징이다. 퀜칭은 급냉(기름이나 물)으로 마르텐사이트를 생성하고, 어닐링은 느린 냉각으로 연성을 높이며, 템퍼링은 경화된 강의 경도를 낮추는 것이므로 조건에 맞지 않는다. 노멀라이징은 공냉 시 페라이트와 세멘타이트로 분해되어 미세하고 균일한 조직을 만들어 기계적 성질을 개선하고 가공성을 향상시키는 특징이 있다.

금속간 화합물은 전기저항이 크고 금속적 성질이 약하므로, "전기저항이 작으며 금속적 성질이 강하다"는 설명은 틀렸다.
금속간 화합물은 이온결합이나 공유결합적 성질이 강해 경하고 취약하며, 일반적으로 복잡한 결정구조를 갖는다.
Fe3C(시멘타이트)가 대표적인 금속간 화합물의 예이다.

섬유강화 금속을 뜻하는 복합재료 기호는 FRM(Fiber Reinforced Metal)이다.
FRP는 섬유강화 플라스틱, GFRP는 유리섬유강화 플라스틱으로 모두 플라스틱 계열이며, SPF는 초소성 성형(super plastic forming)을 가리키는 용어로 섬유강화 금속과는 무관하다.

황동에 납을 1.5~3.7% 첨가한 합금은 쾌삭 황동이다.
납은 절삭성을 크게 향상시키므로 이를 첨가한 황동은 쾌삭성이 좋아 쾌삭 황동이라 부르며, 나사 가공품 등 절삭 가공이 많은 부품에 사용된다.

제동용 기계요소에 해당하는 것은 랫칫 휠이다.
랫칫 휠은 폴(pawl)과 함께 축의 역회전을 방지하거나 한 방향으로만 간헐적으로 운동을 전달하는 데 사용되어 정지·제동 기능을 하는 기계요소로 분류된다.
웜은 동력 전달용 감속 기어, 코터는 축과 축을 결합하는 체결요소, 스플라인은 축과 보스 사이의 회전력 전달용 요소이다.

피치원 지름이 무한대인 기어는 래크(rack) 기어다. 래크는 직선 형태의 이빨을 가진 기어로, 곡률이 0이어서 피치원 반지름(또는 지름)이 무한대인 것으로 간주된다. 이는 무한히 큰 원형 기어가 직선으로 펼쳐진 것과 같으므로, 피니언(pinion) 같은 작은 원형 기어와 맞물려 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다. 헬리컬, 하이포이드, 나사 기어는 모두 유한한 피치원을 가지는 원형 기어의 변형이다.

제동 동력은 제동력과 드럼 회전속도의 곱으로 구한다. 먼저 마찰력(제동력)을 구하면 $F = \mu \times N = 0.3 \times 500 = 150\text{ N}$이다. 제동 동력은 $P = F \times v = 150 \times 20 = 3000\text{ W} = 3.0\text{ kW}$이다.

이 사다리꼴나사의 효율은 약 31%이다.
리드각은 $\tan\beta = \dfrac{p}{\pi d_2} = \dfrac{4}{\pi \times 18} \approx 0.0707$이다.
사다리꼴나사의 상당마찰계수는 $\mu' = \dfrac{\mu}{\cos(\alpha/2)} = \dfrac{0.15}{\cos 15^\circ} \approx 0.155$이고, 상당마찰각은 $\rho' \approx 8.83^\circ$이다.
나사의 효율은 $\eta = \dfrac{\tan\beta}{\tan(\beta+\rho')} \approx \dfrac{0.0707}{\tan 12.9^\circ} \approx 0.31$, 즉 약 31%이다.

구름 베어링의 실링은 윤활유의 유출 방지와 이물질 침입 방지를 주목적으로 한다.
실(seal)은 베어링 내부의 그리스나 오일이 새어나가는 것을 막고, 동시에 먼지·수분 등 외부 이물질이 베어링 내부로 들어오는 것을 차단하여 수명을 유지시킨다.

중실축의 지름을 구하는 문제로, 축의 지름은 약 29mm 이상이어야 한다. 전달되는 토크로부터 필요한 축 지름을 계산한다.
먼저 주어진 동력과 회전수로부터 토크를 구한다:
$T = \frac{P \times 60}{2\pi N} = \frac{3100 \times 60}{2\pi \times 300} = \frac{186000}{1884.96} \approx 98.7 \text{ N}\cdot\text{m} = 98700 \text{ N}\cdot\text{mm}$
중실축의 최대전단응력은 $\tau = \frac{T}{Z_p} = \frac{16T}{\pi d^3}$로 표현되므로, 허용전단응력 이하 조건에서
$\tau_{allow} = \frac{16T}{\pi d^3}$를 정리하면
$d^3 = \frac{16T}{\pi \times \tau_{allow}}$이다.
주어진 값을 대입하면
$d^3 = \frac{16 \times 98700}{\pi \times 20.6} = \frac{1579200}{64.69} \approx 24400$이고,
$d = \sqrt[3]{24400} \approx 29.0 \text{ mm}$이다.

벨트의 접촉각을 변화시키고 장력을 증가시키는 풀리는 인장 풀리이다.
인장 풀리는 원동 풀리와 종동 풀리 사이의 벨트에 눌러 접촉시켜 벨트의 감기각(접촉각)을 늘리고 장력을 보강함으로써 미끄럼을 줄이는 역할을 한다.

전단력과 인장력이 같아지는 피치는 약 51.4mm이다.
리벳의 전단저항은 $\dfrac{\pi}{4}d^2\tau$, 강판의 인장저항은 $(p-d)t\sigma$이며 $\tau=\sigma$로 두면 $\dfrac{\pi}{4}d^2 = (p-d)t$이다.
수치를 대입하면 $\dfrac{\pi}{4}\times 20^2 = (p-20)\times 10$, 즉 $314.2 = 10(p-20)$이다.
정리하면 $p = 20 + 31.4 \approx 51.4\mathrm{mm}$이다.

이 스프링의 유효 감김수는 약 4권이다.
코일 평균지름은 $D = Cd = 10 \times 10 = 100\mathrm{mm}$이고, 전단탄성계수는 $G = 80\mathrm{GPa} = 80000\mathrm{N/mm^2}$이다.
처짐 공식 $\delta = \dfrac{8PD^3n}{Gd^4}$을 n에 대해 정리하면 $n = \dfrac{\delta G d^4}{8PD^3} = \dfrac{100 \times 80000 \times 10^4}{8 \times 2500 \times 100^3}$이다.
계산하면 $n = 4$권이다.

축은 가공하지 않고 보스 쪽에만 홈을 파서 조립하는 키는 안장 키이다.
안장 키는 축 표면을 가공하지 않고 보스에만 키 홈을 파서 축에 안장처럼 걸쳐 마찰력만으로 고정하므로 큰 힘을 전달하지 못하고 가벼운 하중에 사용된다.

나열된 항목 중 EXCEL은 표계산 프로그램으로 CAD 소프트웨어와 관계가 가장 멀다.
AutoCAD, Solid Works, CATIA는 모두 2차원·3차원 형상 설계에 사용되는 대표적인 CAD 소프트웨어이다.

여러 개의 단면 형상을 늘어놓고 그것들을 감싸는 곡면을 만드는 모델링 방법은 스키닝(skinning)이다.
그림 (a)의 크기가 서로 다른 여러 타원 단면이 (b)에서 병 모양 곡면으로 덮여 하나의 입체가 된 것이 바로 스키닝의 결과다. 단면의 개수와 형상만 바꾸면 자유 곡면을 쉽게 만들 수 있어 병·날개·선체 같은 형상에 쓰인다.
스위핑은 하나의 단면을 정해진 경로를 따라 이동시켜 입체를 만드는 방법이고, 블랜딩은 서로 만나는 두 면 사이를 매끄러운 곡면으로 이어 주는 방법이어서 여러 단면을 덮는 이 조작과는 다르다.

CSG 방식의 기본 조합 방식은 합집합·차집합·교집합의 불(boolean) 연산이며, 여집합은 이에 속하지 않는다.
CSG는 기초형상(primitive)들을 합집합(union), 차집합(subtraction), 교집합(intersection) 연산으로 조합해 복잡한 형상을 만드는 모델링 방식이다.

경계표현(B-rep) 방식은 형상의 경계면 정보를 직접 저장하므로 경계면 형상을 화면에 빠르게 나타낼 수 있다.
B-rep은 면·모서리·꼭짓점 등의 형상 정보를 명시적으로 저장해 화면 표시가 빠른 반면, 데이터 구조가 복잡하고 기억용량을 많이 차지하며 파라메트릭 모델링 구현이나 데이터 관리에는 CSG보다 불리하다.

주어진 조정점(기준점)을 모두 지나도록 보간하는 곡선은 스플라인(Spline) 곡선이다.
베지어 곡선과 B-Spline 곡선은 조정점을 이용해 곡선의 형상을 제어하지만, 시작점과 끝점을 제외한 나머지 조정점은 곡선이 직접 지나지 않고 근사(approximation)만 한다.
NURBS 곡선 역시 조정점과 가중치로 곡선을 근사적으로 정의하는 방식이어서 모든 조정점을 통과한다고 보장하지 않는다.

CAD 소프트웨어의 도입 효과와 가장 거리가 먼 것은 부서 간 의사소통을 최소화한다는 설명이다.
CAD는 설계 데이터를 여러 부서가 공유하도록 지원하므로 오히려 부서 간 의사소통과 협업을 촉진하는 효과를 가진다.
개발기간 단축, 설계 생산성 향상, 업무 표준화는 CAD 도입의 대표적인 순기능이다.

1화소당 24bit를 사용하면 표현 가능한 색상 수는 $2^{24}$가지이다.
$2^{24} = 16{,}777{,}216$가지의 색을 동시에 표현할 수 있다.
이는 각 원색(R, G, B)에 8bit(256단계)씩 할당하는 트루컬러(true color) 방식에 해당한다.

B-Spline 곡선은 곡선의 차수가 조정점의 개수와 무관하게 별도로 설정할 수 있다는 것이 옳은 설명이다.
각 조정점은 곡선 전체가 아니라 국부적인 구간에만 영향을 미친다(전체 형상 영향 아님).
이 국부성 덕분에 형상을 국부적으로 수정하기 쉽다.
Hermite 곡선식이 아니라 B-Spline 기저함수(blending function)를 사용한다.
반면 베지어(Bezier) 곡선은 조정점의 개수(n+1개)에 따라 차수(n)가 그대로 결정된다는 점에서 B-Spline과 차이가 있다.

수평면상 거리 r, 각도 θ, 높이 z로 표현되는 3차원 좌표계는 원통좌표계(cylindrical coordinate system)이다.
직교좌표계는 (x, y, z)로, 극좌표계는 2차원 평면에서 (r, θ)로 표현하며, 구면좌표계는 원점으로부터의 거리와 두 개의 각도로 표현한다는 점에서 이 문제의 표현 방식과 다르다.
즉 (x,y)평면의 극좌표에 높이 z를 추가한 것이 원통좌표계의 정의이다.

직사각형의 네 꼭지점 좌표 $(x_1,y_1),(x_2,y_2),(x_3,y_3),(x_4,y_4)$는 총 8개의 미지수로 이루어져 있다.
이 8개의 좌표값을 모두 결정하려면 x방향, y방향 각각에 대해 형상 구속조건(예: $x_1=x_2$)이나 치수조건(예: $x_1=3$)을 독립적으로 부여해야 하므로, 두 조건을 합친 총 개수는 8개가 되어야 한다.
구속조건이나 치수조건이 8개보다 적으면 사각형의 형상과 위치가 완전히 결정되지 않는다.

서로 만나는 두 평면(또는 곡면)의 모서리를 둥근 곡면으로 바꾸는 작업은 블렌딩(blending)이라고 한다.
스위핑(sweeping)은 단면 형상을 경로를 따라 이동시켜 입체를 만드는 방법이다.
리메싱(remeshing)은 형상의 메시(다각형망)를 다시 생성하는 작업이다.
트리밍(trimming)은 곡면이나 곡선의 불필요한 부분을 잘라내는 작업이다.

경계표현방식(B-rep)에서 물체 형상을 정의하는 기본 구성요소는 꼭지점(vertex), 모서리(edge), 면(face)이며, 벡터(vector)는 이에 해당하지 않는다.
B-rep은 입체의 경계를 이루는 위상 요소(꼭지점·모서리·면)와 그 기하 정보를 결합해 형상을 표현하는 방식이다.

제품 도면정보를 바탕으로 공정계획을 컴퓨터로 자동 수립하는 기술은 CAPP(Computer-Aided Process Planning)이다.
CAE는 설계된 제품의 해석·시뮬레이션을 지원하는 기술이다.
CAI는 컴퓨터를 이용한 검사(측정) 기술이다.
CAD는 설계 도면 자체를 작성하는 기술로, 공정계획 수립과는 별개이다.

Y축을 회전축으로 삼으면 Y 좌표는 그대로 유지되고 X·Z 성분끼리만 섞이므로, 두 번째 행과 두 번째 열이 $[\,0\ \ 1\ \ 0\ \ 0\,]$ 로 남고 $\cos\alpha,\ \sin\alpha$ 가 1·3행과 1·3열의 네 자리에 놓인 행렬이 답이 된다.
문제의 $P'=PT$ 는 좌표를 행벡터로 두고 오른쪽에서 행렬을 곱하는 규약이다. 이 규약의 Y축 회전행렬 $T=\begin{bmatrix}\cos\alpha&0&-\sin\alpha&0\\0&1&0&0\\\ sin\alpha&0&\cos\alpha&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}$ 에 $[\,x\ \ y\ \ z\ \ 1\,]$ 를 곱하면 $x'=x\cos\alpha+z\sin\alpha$, $y'=y$, $z'=-x\sin\alpha+z\cos\alpha$ 가 되어 Y 성분만 보존되는 회전이 정확히 구현된다.
나머지 보기는 다음과 같이 걸러진다.
첫 행·첫 열이 $[\,1\ \ 0\ \ 0\ \ 0\,]$ 이고 $x'=x$ 가 되는 행렬은 X축 회전이다.
세 번째 행·열이 $[\,0\ \ 0\ \ 1\ \ 0\,]$ 이고 $z'=z$ 가 되는 행렬은 Z축 회전이다.
$\sin\alpha,\ \cos\alpha$ 가 대각선을 벗어나 흩어져 있고 한 행이 전부 0인 행렬은 $\alpha=0$ 을 넣어도 단위행렬이 되지 않으므로 회전행렬 자체가 아니다.

CAD 시스템에서 선의 일반적인 속성과 거리가 먼 것은 선의 밝기(line brightness)이다.
선의 속성으로는 통상 굵기(thickness), 색상(color), 종류(type/style)를 지정하며, 밝기는 선 자체의 속성이 아니라 화면 표시나 조명 등에 관련된 요소이다.

틀린 설명은 조정점의 개수를 “n-1개”라고 한 부분이다.
n차 베지어 곡선은 조정점(control vertex)이 n+1개일 때 정의되며, 조정점 개수가 곧 곡선의 차수를 결정한다.
곡선은 조정 다각형의 시작점과 끝점을 반드시 통과한다는 성질은 옳다.
첫 번째 선분이 시작점 접선벡터와 같은 방향이라는 성질도 옳다.
조정점 순서를 거꾸로 해도 같은 곡선이 만들어지는 대칭성도 옳다.

$ax+by+c=0$ 형태의 방정식은 $x, y$에 대한 1차식이므로 이 방정식이 나타내는 도형은 직선(line)이다.
원이나 타원은 $x^2, y^2$ 항을 포함하는 2차식으로 표현되고, 스플라인 곡선은 여러 조정점을 잇는 곡선식으로 표현되므로 1차식과는 형태가 다르다.

회전(rotate) 특징 형상으로 재료가 잘려 나간(제거된) 부분에 해당하는 형상은 그루브(groove)이다.
홀(hole)은 구멍을 뚫어 제거한 형상이다.
챔퍼(chamfer)는 모서리를 경사지게 깎아낸 형상이다.
라운드(round)는 모서리를 둥글게 만든 형상이다.
그루브는 회전체의 외경이나 내경에 홈 형태로 파인 부분을 표현할 때 사용한다.

기존 제품의 치수를 실측하여 그 형상을 도면으로 재구성하는 작업은 역설계(RE, Reverse Engineering)라고 한다.
FMS는 유연생산시스템, EDP는 전자자료처리, ERP는 전사적 자원관리로, 모두 제품 형상을 도면화하는 작업과는 관련이 없다.

잘못된 설명은 와이어프레임 모델(wire frame model)이 음영 처리하기 용이하다는 부분이다.
와이어프레임 모델은 점과 선(모서리)만으로 형상을 표현하고 면(surface) 정보를 갖지 않으므로, 음영을 넣거나 은선을 제거하는 처리가 어렵다.
서피스 모델은 면 정보를 가지고 있어 NC data 생성이 가능하다.
솔리드 모델은 부피 정보를 가지고 있어 질량 등의 물성치를 계산할 수 있다.
서피스 모델은 공구 경로(tool path)도 산출할 수 있다.