[9급 국가직 기계일반] 25년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

길고 가느다란 기둥이 축방향 압축하중을 받아 옆으로 휘어지는 현상은 좌굴(buckling)이다.
세장비가 큰 기둥은 압축응력이 재료의 강도에 이르기 전에 임계하중(오일러 하중)에서 횡방향으로 불안정해져 굽힘 변형이 생긴다.
네킹은 인장시험에서 최대하중 이후 시편 일부의 단면이 국부적으로 줄어드는 현상이다.
변형경화는 소성변형이 진행될수록 전위가 쌓여 강도·경도가 높아지는 현상이다.
인장변형은 인장하중에 의해 축방향으로 늘어나는 변형으로, 압축에 의한 횡방향 굽힘과 무관하다.

성형한 판재 제품의 바깥 테두리 여분을 정해진 형상·치수로 잘라내는 작업은 트리밍(trimming)이다.
딥드로잉 등으로 성형하면 가장자리에 불규칙한 플랜지(귀, earing)가 남으므로, 이를 전단으로 절단해 최종 윤곽을 맞춘다.
허빙(hubbing)은 경화된 펀치(호브)를 소재에 눌러 넣어 금형의 오목한 공동을 만드는 냉간 성형법이다.
스피닝(spinning)은 회전하는 맨드럴에 판재를 롤러로 눌러 붙여 축대칭 용기를 성형하는 방법이다.
스웨이징(swaging)은 다이로 봉·관을 반복 타격해 지름을 줄이는 회전 단조 가공이다.

암모니아 가스 속에서 약 500°C로 가열하고 담금질이 필요 없는 표면경화법은 질화법(nitriding)이다.
암모니아가 분해되며 생긴 질소가 강 표면으로 확산해 Al·Cr·Mo 등과 단단한 질화물을 만들므로, 비교적 낮은 온도에서 처리하고 급랭이 필요 없어 변형이 작다.
침탄법은 저탄소강 표면에 탄소를 침투시킨 뒤 담금질해야 경화된다.
화염 경화법은 산소-아세틸렌 불꽃으로 표면을 가열한 뒤 물로 급랭해 경화한다.
고주파 경화법은 고주파 유도전류로 표면을 급속 가열한 뒤 급랭해 경화한다.

경도가 가장 높지만 철계·니켈계 금속 절삭에 부적합한 공구는 다이아몬드 공구이다.
다이아몬드는 탄소로 이루어져 고온의 절삭 영역에서 철·니켈과 화학적 친화성이 커 탄소가 확산·흑연화되며 급격히 마모되므로, 주로 비철금속·비금속 가공에 쓴다.
고속도강 공구는 인성이 좋지만 경도와 내열성이 가장 낮은 편이다.
세라믹 공구는 고온 경도가 높으나 다이아몬드보다 경도가 낮고 철계 절삭에도 쓰인다.
CBN 공구는 다이아몬드 다음으로 단단하며 철과의 친화성이 낮아 경화강·철계 재료 절삭에 적합하다.

밀폐된 유체에 가한 압력이 유체 내 모든 점에 같은 크기로 전달된다는 원리는 파스칼(Pascal)의 원리이다.
압력이 같으므로 $\dfrac{F_1}{A_1}=\dfrac{F_2}{A_2}$이고, 큰 피스톤 쪽 힘은 $F_2=F_1\dfrac{A_2}{A_1}$로 면적비만큼 증폭된다. 이것이 유압 브레이크·리프트의 작동 원리이다.
베르누이의 원리는 유선을 따라 압력·속도·위치 에너지의 합이 일정하다는 에너지 보존 원리이다.
뉴턴의 제2운동 법칙은 물체에 작용하는 힘이 질량과 가속도의 곱과 같다는 법칙이다.
아르키메데스의 원리는 유체에 잠긴 물체가 밀어낸 유체의 무게만큼 부력을 받는다는 원리이다.

탄소량이 증가하면 탄소강의 열전도도는 감소하므로, 증가한다는 설명이 옳지 않다.
탄소량이 늘면 시멘타이트(F$e_{3}$C) 등 상이 많아져 자유전자 이동을 방해하므로 열과 전기가 잘 통하지 않게 되고, 전기저항은 증가한다.
비중이 감소한다는 설명은 옳다.
전기저항이 증가한다는 설명은 옳다.
열팽창계수가 감소한다는 설명은 옳다.

리벳 작업 후 기밀을 유지하려고 리벳머리 주위나 강판 가장자리를 정으로 두드려 밀착시키는 작업은 코킹(caulking)이다.
보일러·압력용기처럼 기밀이 필요한 리벳 이음에서 판 끝을 정으로 때려 틈을 메우며, 더 완전한 기밀을 위해 끝이 넓은 공구로 두드리는 작업은 풀러링(fullering)이라 한다.
보링(boring)은 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 정밀하게 다듬는 절삭 가공이다.
리밍(reaming)은 리머로 구멍의 치수 정밀도와 표면 거칠기를 향상시키는 가공이다.
드릴링(drilling)은 드릴로 구멍을 뚫는 가공이다.

하나의 액상에서 고상과 다른 조성의 액상이 동시에 생성되는 반응은 편정반응(monotectic reaction)이다.
반응식으로 쓰면 액상 $L_{1}$ → 고상 + 액상 $L_{2}$ 형태이다.
공석반응은 하나의 고상에서 두 고상이 동시에 생성되는 반응(고상 → 고상 + 고상)이다.
포정반응은 액상과 고상이 반응해 새로운 고상을 만드는 반응(액상 + 고상 → 고상)이다.
공정반응은 하나의 액상에서 두 고상이 동시에 정출되는 반응(액상 → 고상 + 고상)이다.

유체윤활 영역에서는 윤활유의 점도가 작아지면 마찰계수가 감소하므로, 증가한다는 설명이 옳지 않다.
유체윤활 영역의 마찰은 유막의 점성 전단저항이므로 베어링계수($\eta N/p$)에 거의 비례한다. 점도 $\eta$가 작아지면 베어링계수가 작아져 마찰계수도 작아진다(유막이 유지되는 범위 안에서).
경계윤활과 혼합윤활 영역을 불완전윤활 영역으로 분류한다는 설명은 옳다.
경계윤활 영역에서 유막이 얇아 표면 요철부가 직접 접촉한다는 설명은 옳다.
혼합윤활 영역에서 마찰계수가 베어링계수에 반비례하며 급격히 변한다는 설명은 옳다.

언더컷은 아크 길이가 너무 길 때 발생하기 쉬우므로, 아크 길이가 너무 짧을 때라는 원인은 옳지 않다.
언더컷(undercut)은 용접 비드 끝(토우)의 모재가 녹아 파였는데 용착금속이 채워지지 않아 홈이 남는 결함으로, 모재가 과도하게 녹거나 용착이 따라가지 못할 때 생긴다.
전류가 과대하면 모재가 지나치게 녹아 언더컷이 생긴다.
용접 속도가 너무 빠르면 용착금속이 홈을 채우지 못해 언더컷이 생긴다.
부적당한 용접봉을 사용하면 용착 상태가 나빠 언더컷의 원인이 된다.

이 재료의 탄성계수는 50 GPa이다.
변형량 공식 $\delta=\dfrac{PL}{AE}$에서
$E=\dfrac{PL}{A\delta}=\dfrac{50000\,\mathrm{N}\times 50\,\mathrm{mm}}{500\,\mathrm{mm^2}\times 0.1\,\mathrm{mm}}=50000\,\mathrm{N/mm^2}$
$\mathrm{N/mm^2}=\mathrm{MPa}$이므로 $E=50000\,\mathrm{MPa}=$ 50 GPa이다.

분할대는 선반이 아니라 밀링머신의 부속장치로, 공작물을 일정 각도·등분으로 회전시켜 기어 등을 가공할 때 쓴다.
선반의 주요 구성요소는 주축대, 심압대, 왕복대, 베드이다.
주축대는 주축과 변속장치를 갖추고 공작물을 회전시키는 선반의 구성요소이다.
심압대는 긴 공작물의 끝을 센터로 지지하거나 드릴 등을 고정하는 선반의 구성요소이다.
왕복대는 공구대를 싣고 베드 위를 이송하는 선반의 구성요소이다.

기울기가 있는 평판 모양의 쐐기를 때려 박아 두 축을 연결하고 축방향 하중을 받는 기계요소는 코터(cotter)이다.
코터 이음은 로드(rod)와 소켓(socket)에 뚫은 구멍에 코터를 박아 결합하며, 회전력이 아니라 축 방향의 인장·압축하중을 전달하는 데 쓴다.
캠은 회전운동을 왕복운동 등 원하는 종동절 운동으로 바꾸는 기계요소이다.
스플라인은 축 둘레에 여러 개의 키 모양 이를 깎아 큰 토크를 전달하고 축방향 미끄럼도 허용하는 요소이다.
세레이션은 축과 보스에 작은 삼각형 이를 많이 깎아 결합하는 요소로, 회전력 전달용이다.

기어 버니싱(burnishing)은 경화된 기어와 맞물려 굴리는 구름동작으로 치면을 소성변형시켜 표면정밀도와 피로수명을 높이는 방법이다.
절삭으로 재료를 제거하지 않고 치면의 미세 요철을 눌러 펴며, 표면에 압축잔류응력이 생겨 피로강도가 향상된다.
치형과 같은 형상의 커터로 소량의 재료를 깎아내는 것은 기어 셰이빙(shaving)의 설명이다.
연마재가 박힌 플라스틱 기어 형태 공구로 고속 마무리하는 것은 기어 호닝(honing)의 설명이다.
연마재로 경화된 기어를 고품질·저소음으로 마무리하는 것은 연삭·래핑처럼 연마재를 쓰는 공정의 설명이다.

배기량이 같으면 2행정 사이클 기관의 출력이 더 크므로, 4행정 기관의 출력이 크다는 설명이 옳지 않다.
2행정 기관은 크랭크축 1회전마다 1회 폭발하고 4행정 기관은 2회전마다 1회 폭발하므로, 같은 배기량·회전수에서 2행정 기관의 출력이 이론상 더 크다(소기 손실로 2배까지는 되지 않음).
2행정 사이클 기관이 1사이클 동안 크랭크축이 1회전 한다는 설명은 옳다.
2행정 사이클 기관이 밸브 기구 없이 실린더의 소기·배기 구멍을 쓴다는 설명은 옳다.
4행정 사이클 기관이 흡입·압축·팽창·배기 행정으로 1사이클을 완성한다는 설명은 옳다.

방전가공에서 콘덴서 용량이 크면 1회 방전에너지가 커져 가공 속도는 빨라지지만 가공면이 거칠어지고 치수 정밀도가 나빠지므로, 옳지 않은 설명이다.
방전가공(EDM)은 전극과 공작물 사이의 불꽃 방전으로 재료를 녹여 제거하므로, 정밀한 다듬질에는 방전에너지를 작게(콘덴서 용량을 작게) 한다.
재료의 경도·인성에 관계없이 전기 도체이면 가공할 수 있다는 설명은 옳다.
전극으로 구리나 흑연을 이용한다는 설명은 옳다.
가공 속도를 조정하여 다듬질 면의 거칠기를 조절할 수 있다는 설명은 옳다.

자리면의 재료가 연질이어서 체결압력을 지탱하기 어려울 때에는 오히려 와셔를 사용한다. 따라서 사용할 수 없다는 설명이 옳지 않다.
와셔는 볼트·너트의 접촉 면적을 넓혀 면압을 줄이고 자리면을 보호하며, 스프링 와셔 등은 풀림 방지에도 쓰인다.
볼트 구멍이 클 때 사용한다는 설명은 옳다.
너트의 풀어짐을 방지하는 효과가 있다는 설명은 옳다.
자리면이 거칠거나 기울어져 있을 때 사용한다는 설명은 옳다.

현미경 조직 검사는 시편을 잘라 연마·부식해야 하므로 파괴 검사에 속해 비파괴 검사가 아니다.
비파괴 검사는 제품을 손상시키지 않고 내부·표면의 결함을 찾는 방법이다.
침투 검사는 침투액과 현상제로 표면 개구 결함을 찾는 비파괴 검사이다.
초음파 검사는 초음파의 반사·투과로 내부 결함을 찾는 비파괴 검사이다.
와류 검사는 코일로 유도한 와전류의 변화로 도체의 표면 결함을 찾는 비파괴 검사이다.

고온에서 정하중이 작용할 때는 크리프 한도를 기준강도로 하므로, 피로한도를 기준으로 한다는 설명이 옳지 않다.
피로한도는 반복하중이 작용할 때의 기준강도이며, 고온에서는 일정 하중에서도 시간에 따라 변형이 커지는 크리프가 문제가 된다.
안전계수가 허용응력에 대한 기준강도의 비라는 설명은 옳다.
재질의 균질성, 하중, 수명, 사용조건 등을 고려해 안전계수를 정한다는 설명은 옳다.
연성재료에 정하중이 작용할 때 항복응력을 기준강도로 한다는 설명은 옳다.

규소 함유량이 많고 응고 시 냉각 속도가 느릴 때 만들어지는 주철은 회주철이다.
규소는 흑연화를 촉진하고 느린 냉각은 탄소가 흑연으로 석출될 시간을 주므로, 파단면이 흑연 때문에 회색을 띤다.
반주철은 회주철과 백주철의 중간 조직으로, 흑연과 시멘타이트가 섞여 있다.
백주철은 규소가 적고 냉각이 빨라 탄소가 시멘타이트로 존재하며 파단면이 흰색이다.
칠드주철은 표면만 금형으로 급랭해 백주철로 만들고 내부는 회주철로 남긴 주철이다.